浮水植物型表面流人工湿地低温除硝氮研究_张燕燕

浮水植物型表面流人工湿地低温除硝氮研究张燕燕,郑少奎*,杨志峰,刘加刚(北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室,北京100875)摘要:以硝态氮(NO-3-N)为主要氮组分的富营养化水体为研究对象,采用批量培养方式对比研究了5.1～11.5℃水温下浮水植物系统(水葫芦和浮萍)、泡沫板系统(无生命覆盖系统)及空白系统(无覆盖物系统)中氮的转化与去除,并探讨了浮萍系统中不同起始COD水平(28～148mg/L)下浮萍系统中污染物的去除情况。结果表明:溶解氧(DO)和起始碳源水平是反硝化脱氮的重要限制因子。浮萍系统、泡沫板系统和空白系统中的硝态氮去除率均达到96%以上,两种水葫芦系统相对较弱,去除率分别为66%和57%。而不同系统中有机物去除率相差不大(58%～63%)。随着起始COD浓度的上升,浮萍系统中水体缺氧状况加剧,NO-3-N去除率由21%上升到99%,TN去除率也由23%提高至90%。关键词:表面流人工湿地;硝态氮;浮水植物;低温;脱氮中图分类号:X132文献标识码:A文章编号:1003-6504(2006)09-0009-03硝酸盐会对人体健康产生危害,而在我国农村地区,由于过度使用肥料导致地下水和地表水硝态氮污染的现象非常普遍。湿地对氮磷有很高的净化效果[1],用人工湿地脱氮已成为国内外学者研究的一个热点[2]。在人工湿地中植物与微生物反硝化脱氮作用是湿地生态系统脱氮的主要途径[3-4]。本论文比较了低温下不同系统(两个水葫芦亚种、浮萍、泡沫板及空白系统)中硝态氮的降解情况,以探讨浮水植物型表面流人工湿地中浮水植物对硝氮去除的影响(与空白系统对比),以及浮水植物作为一种有生命覆盖体与无生命覆盖体(泡沫板)的区别,并考察了不同起始COD水平对植物系统中硝氮去除的影响。1材料与方法1.1试验场地湿地植物与降解微生物培养试验于2004年11月底至2005年1月在江苏省宜兴市大浦镇的蔬菜大棚内进行,试验中浮水植物采用水葫芦和浮萍。降解微生物培养:在168L塑料水箱中加入自来水23.4L(水深20cm),于室内(22℃)静置3天,以去除自来水中漂白剂,减少其对微生物的抑制。然后加入当地的稻田土及河沟底泥各2kg,并投加适量KNO3、葡萄糖、KH2PO4使水质满足10mg/LTN、100mg/LCOD、2mg/LTP水平,随即开始降解微生物培养,5d后取混合液1L投加到各批量培养系统(塑料水箱)作为接种物。1.2不同系统NO-3-N去除研究由于浮萍和水葫芦的单株重量差异过大,试验中采用植物覆盖面积、水深等条件均相同的原则,不同浮水植物分别在水面上紧密分布,株间空隙度均很小,在此基础上作不同系统的横向比较。在5个168L塑料水箱中分别加入10.89gKNO3,15.1g葡萄糖,1.32gKH2PO4和151L已静置3d的自来水(水深40cm),并分别接种1L降解微生物。将在清水中培养待用的水葫芦A(3500g)、水葫芦B(2000g)及浮萍(380g)分别放入3个塑料水箱内,种植密度分别为9.46,5.41,1.03kg/m2。在第四个水箱中用泡沫板覆盖于水表面,第五个水箱作为空白对照。试验期间水温在5.1～10.7℃间,每天摘去枯死枝叶,并取样分析各个水质指标。1.3不同COD浓度影响研究在4个110L塑料水箱中分别加入KNO36.75g,KH2PO40.82g,葡萄糖加入量分别为0g、4.68g、9.36g、14.04g,然后加入约为94L的自来水(水深40cm),将由试验1.2得出的脱NO-3-N效果最佳的植物放入水箱中,整个试验温度范围为6.4～11.5℃,每天摘去枯死枝叶,并取样分析各个水质指标。1.4检测分析试验期间,每天上午11:00取样一次,采样前用玻璃棒在水箱内搅拌数秒,然后用注射器抽取水面下5cm深处水溶液100mL立即进行水质分析,包括化学需氧(COD)、总氮(TN)、硝态氮(NO-3-N)、氨氮(NH+4-N)、pH、溶解氧(DO)等水质指标。其中TN、NO3-N、NH+4-N采用SKALAR流动分析仪(荷兰),COD采用HANNAC9800消解加热器和COD快速测定仪测试,pH采用HANNA8424微电脑pH计测试,DO采用HI9143便携式微电脑溶氧仪测试。2结果与讨论2.1不同系统中NO-3-N降解过程基金项目:国家高技术研究发展计划863项目(2002AA601012)作者简介:张燕燕(1983-),女,在读硕士,研究方向是水污染控制工程,(电话)010-58809266(电子信箱)zshaokui@yahoo.com.cn。浮水植物型表面流人工湿地低温除硝氮研究张燕燕,等9··DOI:10.19672/j.cnki.1003-6504.2006.09.004第29卷第9期2006年9月环境科