微污染飲用水源人工濕地預(yù)處理效能與作用機(jī)理研究.pdf

1、近年來，由于水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，水源地水質(zhì)惡化，現(xiàn)有常規(guī)飲用水處理工藝難以適應(yīng)當(dāng)前飲用水水質(zhì)狀況。因此，尋找一種高效、簡單、經(jīng)濟(jì)的微污染飲用水源預(yù)處理技術(shù)就十分必要。為此，本研究以濟(jì)南玉清湖水庫為依托，分別采用水平流人工濕地系統(tǒng)、上下折流人工濕地系統(tǒng)和表流人工濕地系統(tǒng)對沉砂后的微污染黃河水進(jìn)行了預(yù)處理試驗，對微污染飲用水源人工濕地預(yù)處理效能與作用機(jī)理展開了研究。
　　經(jīng)預(yù)處理效能試驗研究表明：水平流人工濕地系統(tǒng)對 COD，TP，T

2、N和NH4+-N平均去除率分別為49.55％，49.36%，52.81%和48.36%；上下折流人工濕地系統(tǒng)對 COD，TP，TN和NH4+-N平均去除率分別為55.87%，50.42%，58.74%，和55.74%；表流人工濕地系統(tǒng)對 COD，TP，TN和NH4+-N平均去除率分別為38.27%，41.69%，45.80%和39.86%。上下折流人工濕地處理效果最佳，其次是水平流人工濕地，表流人工濕地處理效果最差。
　　通過對人

3、工濕地處理系統(tǒng)影響因素分析表明：進(jìn)水流量的控制非常關(guān)鍵，適宜的進(jìn)水流量處理效果最佳；季節(jié)溫度與處理效果密切相關(guān)，處理效果總的趨勢為夏季優(yōu)于秋季，秋季優(yōu)于春季，冬季最差；從試驗期間進(jìn)水污染物濃度來看，系統(tǒng)對污染物去除量隨進(jìn)水污染物濃度的增加而增加，沒有出現(xiàn)明顯的偏離。這表明在玉清湖水庫現(xiàn)有的進(jìn)水污染物濃度條件下，對濕地系統(tǒng)不會存在污染負(fù)荷過重的威脅，也說明系統(tǒng)仍有承載更大污染負(fù)荷的潛力；同時，根據(jù)不同污染物的降解情況，構(gòu)建了三套人工濕地系

4、統(tǒng)的一級動力學(xué)降解模型。
　　通過對人工濕地沿程及不同高度的污染物濃度變化試驗分析表明，人工濕地系統(tǒng)對污染物的降解是沿人工濕地水流方向逐漸降低的，污染物主要在前部去除的，潛流人工濕地床體上部對污染物去除效果更好。
　　通過對濕地植物與基質(zhì)作用研究表明：一方面，植物通過吸收直接去除氮、磷，而且在生長季節(jié)作用更明顯，另一方面植物根系可以過濾、截留去除水中污染物，并為微生物提供附著表面，從而發(fā)揮了微生物的降解作用，這在人工濕地系統(tǒng)

5、起重要的作用；在植物作用分析中我們還看到在床體前部植物生長效果略好于后部，對氮、磷吸收也略高于后部，這正與濕地系統(tǒng)對污染物的降解是沿人工濕地水流方向逐漸降低相吻合。人工濕地基質(zhì)能夠吸附水中一定的污染物質(zhì)，而且，成熟基質(zhì)表面布滿了各種類型微生物。試驗表明基質(zhì)具有很強(qiáng)的污染物降解能力，對水中污染物的去除發(fā)揮重要作用。
　　采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)—變性梯度凝膠電泳(Polymerse Chain Reaction-Denaturing Gr

6、adient Gel Electrophoresis, PCR-DGGE)考察了三套人工濕地系統(tǒng)生物學(xué)特性，結(jié)果表明不同類型的人工濕地系統(tǒng)對微生物種群結(jié)構(gòu)和分布具有顯著影響。同時，也揭示了在人工濕地系統(tǒng)中微生物的群落結(jié)構(gòu)沿水流方向的變化規(guī)律。在上下折流式人工濕地系統(tǒng)中，優(yōu)勢菌群由系統(tǒng)前端的Vogesella屬和Microvirgula屬演變成后端的Rhodoferax屬和Fulvimonas屬；在水平流人工濕地系統(tǒng)中，優(yōu)勢菌群由系統(tǒng)前端

7、的Cetobacterium屬和Thermofilum屬演變成后端的Sulfuricurvum屬和Xylophilus屬；在表流人工濕地系統(tǒng)中，優(yōu)勢菌群由系統(tǒng)前端的Fulvimonas屬演變成后端的Salinisphaera屬。
　　通過對三套人工濕地系統(tǒng)中細(xì)菌的分離、純化和篩選得到5株具有聚磷性能的菌株、6株具有硝化性能的菌株和6株具有反硝化性能的菌株。通過16SrDNA測序，得到了篩選出來的17株細(xì)菌的DNA全序列，并在Gen

8、Bank中進(jìn)行了相似性檢索，結(jié)果表明：篩選得到的17株細(xì)菌分別屬于Bacillus屬和Delftia屬。說明這兩個菌屬的細(xì)菌在三套人工濕地系統(tǒng)中是普遍存在的，并對污染物去除起著重要作用。
　　對試驗的上下折流人工濕地系統(tǒng)、表流人工濕地系統(tǒng)以日均進(jìn)水量2m3，運(yùn)行周期20年為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。結(jié)果表明：上下折流人工濕地建設(shè)投資為2076.73元，運(yùn)行成本為0.05元/t；而表流人工濕地建設(shè)投資為2365.01元，運(yùn)行成本為0.05元/