蘆葦根際微環(huán)境對潛流人工濕地氮與cod去除性能的影響

1、第29卷第12期2008年12月環(huán)境科學(xué)ENVIR0NMENTALSCIENCEVo129No12Dec2oo8蘆葦根際微環(huán)境對潛流人工濕地氮與COD去除性能的影響戴媛媛，楊新萍，周立祥(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院環(huán)境工程系，南京210095)摘要：構(gòu)建了3個小型潛流人工濕地，一個不種植物作為對照；另2個栽種蘆葦，其中一個濕地在蘆葦根部埋設(shè)300目尼綸網(wǎng)制成的根袋，以區(qū)分根際與非根際環(huán)境采用人工配水，研究了穩(wěn)定運行期的人工濕地對CO

2、D、N的去除性能結(jié)果表明，3個濕地對COD、N的去除場所主要位于濕地前端，且COD與N的去除具有沿程同步性在進水C／N=5時，對照濕地、蘆葦濕地和根袋濕地對NH一N和TN的去除效率分別為662％、942％、822％和672％、907％、761％，具有同步硝化反硝化現(xiàn)象；對COD的去除效率分別為562％、809％、727％試驗中，3個濕地沿程水樣的C／N值均大于5，表明碳源供應(yīng)較充足通過在濕地中預(yù)埋鉑電極和土壤溶液采樣器的方法，測定了根際

3、土壤與非根際土體土壤ORP以及土壤溶液中的有機物含量(以TOC表征)結(jié)果表明，濕地前端根際土壤ORP明顯高于空白濕地和濕地土體土壤，差值分別為11～311mV、62～261mV根系分泌物顯著增加了植物濕地中有機碳的供應(yīng)，根際土壤與非根際土體土壤中TOC含量分別為213～546mgLI1和665～120mgL～正是濕地植物根際環(huán)境中較高的氧化還原電位以及充足的碳源供應(yīng)，使得植物濕地的脫氮效果好于對照濕地關(guān)鍵詞：人工濕地；根際；氮；COD；

4、氧化還原電位；去除效率中圖分類號：X522文獻標(biāo)識碼：A文章編號：02503301(2008)12—3387—06EffectofReedRhizosphereonNitrogenandCODRemovalEficiencyinSubsurfaceFlowConstructedWetlandsDAIYuan—yuan，YANGXin—ping，ZHOULixiang(DepartmentofEnvironmentalEngineerin

5、g，CollegeofResourceandEnvironmentalSciences，NanjingAgriculturalUniversity，Nanjing210095，China)Abstract：Nitrogenremovaleficiencywasinvestigatedinthreesubsurfaceflowconstructedwetlands(CWs)withandwithoutreedRootbagmadeofny

6、lonsievewith300meshwasusedtoenwrapthereedrootinoneofreedCWstodistinguishreedrhizospherefromnon—rhizosphereTheCWswithrootbagenwrappedreedroot(hereinaftercalledasmeshCWs)andotherCWswerefedwithartificialammoniumrichwastewat

7、erTheresultsindicatedthattheCODandNremovaloccurredmainlyinthefrontofCWsandCandnitrogenremovaloccurredconcurrentlyalongthestreamwayWhenC／Nratioofinfluentwas5，theremovaleficienciesofNHNincontrolCWs，reedCWsandmeshCWswere662

8、％，942％and822％，respectivelyTNremovalemciencieswere672％，907％and761％respectivelySimultaneousnitrifieationanddenitrificationphenomenonin山isstudywasalsoobservedTheremovaleficiencyoforganiccarbonwasdiferentfromnitrogenremovale

9、fficiency，meshCWsshowedthehighestCODremovalefficiencywith809％，whilecontrolCWsandreedCWswere722％and562％，respectivelyC／Nratioofwastewaterthroughoutthebedwasmorethan5inthreeCWs。whichindicatedcarbonsourcesupplywasenoughforde

10、nitrificationTheoxidation—reductionposition(ORP)andconcentrationoftotalorganiccarboninrhizosphereandnon—rhizosphereweredetectedTheORPinthefrontofmeshCWs’srhizospherewasmuchhigherthanthatincontrolCWsandnonrhizosphereinmes

11、hCWswhichwere11—311mVand62—261mV，respectivelyRootexudatesalsoshowedthediffereneebetweenrhizosphereandnon—rhizosphereinmeshCWs，theTOCofthemwere213546mgL～and665—120mgL‘。DuetothehigherORPandconcentrationofr0Cthenitrogenremo

12、valeficiencyinplantCWswasmuchhigherthanthatincontrolCWsKeywords：constructedwetlands；rhizosphere；nitrogen；COD；ORP；removaleficiency人工濕地是一種利用基質(zhì)、植物、微生物相互作用去除水中污染物的生態(tài)處理系統(tǒng)，具有投資少、能耗低、環(huán)境效益顯著、維護方便等優(yōu)點J人工濕地能夠很好地去除水中的有機物、懸浮物、病原微生物等然

13、而，人工濕地雖有著大家熟知的脫氮潛能，但實際運行的人工濕地總氮去除率低且不穩(wěn)定，已成為普遍公認(rèn)的人工濕地主要問題之一l2J因此，人工濕地脫氮機制的研究倍受重視，國內(nèi)外學(xué)者對濕地中氨揮發(fā)、植物吸收、微生物硝化／反硝化等氮去除途徑及采取強化方法除氮方面做了大量研究，但人工濕地脫氮因涉及微生物、基收稿日期：2008O1—19；修訂日期：20080407基金項目：國家自然科學(xué)基金項目(40571073)；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)青年科技創(chuàng)新基金項目(KJ0

14、7005)作者簡介：戴嬡媛(1982～)，女，碩士研究生，主要研究方向為水污染控制，Email：daiyuanyuanl4@yahooCOBen通訊聯(lián)系人，E，mail：lxzhou@nial1educa12期戴媛嬡等：蘆葦根際微環(huán)境對潛流人工濕地氮與COD去除性能的影響L左右，濕地水位控制在35cm深，平均HRT約為5d表1潛流濕地進水水質(zhì)指標(biāo)Table1PropertiesoftheinfluentofCWs分別從進水區(qū)、處理區(qū)和出

15、水區(qū)采集水樣濕地處理區(qū)預(yù)先埋設(shè)了3個砂濾頭制成的采樣器，采樣器位于池寬中心線，距離濕地底板20cm，沿池長距離進水區(qū)穿孔板為5、31和57cm潛流濕地水樣采集點布設(shè)如圖1利用真空泵采集水樣，頻率為每周1次水樣采集后立即測定COD、TP、NilN、N一N、TN、pH和水溫測定方法參照文獻[20]同時測定土體土壤和根際土壤ORP，原位采集根袋內(nèi)外的土壤溶液，島津TOC5000A測定土壤溶液的TOC含量2結(jié)果與討論21潛流濕地對污染物的沿程去

16、除性能一般認(rèn)為，微生物硝化／反硝化作用是濕地脫氮的主要途徑，其中硝化作用被認(rèn)為是人工濕地(特別是潛流濕地)脫氮的限制步驟進水COD／TN(C／N)高時，降解有機物的異養(yǎng)菌對O，的競爭大于化能自養(yǎng)的硝化菌，硝化作用不完全；當(dāng)進水C／N低時，碳源過少，反硝化過程中缺乏足夠的有機物，同樣導(dǎo)致N的去除不理想根據(jù)前期試驗，當(dāng)濕地進水C／N為5左右，脫氮效率較高，試驗針對進水C／N=5時細(xì)致研究了各濕地對NH4N、NO；N、TN、COD的沿程去除變

17、化，結(jié)果見圖2由圖2可知，N一N和TN在3個濕地前端迅速降低，去除率分別占NN和TN總?cè)コ实?0％以上，NO；一N的濃度在3個濕地前端呈沿程降低趨勢，根袋濕地與蘆葦濕地至濕地中部降至最低，而空白濕地則在前端就降至最低隨后空白濕地與蘆葦濕地中的N一N和TN濃度繼續(xù)下降，但趨勢明顯變緩，根袋濕地中的NH4N和TN濃度則緩慢增加；3個濕地中的NO；一N的濃度則在降低后沿程上升然后再降低，出水端NO；一N濃度為根袋濕地蘆葦濕地空白濕地以上趨勢

18、說明空白濕地、蘆葦濕地和根袋濕地對N的去除主要存在于濕地的前端，且表現(xiàn)為沿程同步硝化反硝化，濕地對TN的脫除效果為空白濕地根袋濕地蘆葦濕地從圖2還可看出，蘆葦濕地與空白濕地對COD去除效果最好的場所為濕地前端，而根袋濕地對COD的最好去除效果出現(xiàn)在濕地中部總體上看，濕地對COD、N一N和TN的去除具有沿程同步性濕地對COD的去除效果為蘆葦濕地空白濕地根袋濕地圖3是3個濕地沿程C／N變化進水C／N均圖2潛流濕地中不同處理的污染物濃度的沿程