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人工湿地是被广泛应用的污水处理技术之一,通过模拟自然湿地系统,经过基质、微生物和植物根系共同作用,使污染物质得以去除。水平潜流人工湿地基质中的铁从基质向根表迁移,可能引起磷在人工湿地不同区域的分配产生影响,进而影响人工湿地的磷去除能力。 本研究以小型人工湿地为研究对象,利用香蒲为供试植物,掺入河砂和铁砂为基质,构建基质铁含量不同人工湿地及不同有机物浓度人工湿地,处理人工配置的污水。湿地系统正常运行5-6个月,定期监测进、出水、植株含磷量变化。人工湿地运行结束后,解拆系统,对各部分基质的总磷和无机磷进行化学测定。 本论文主要研究结果如下: (1)本研究4个基质铁含量不同的系统中,掺入铁砂的3个系统进水区根表铁膜形成量显著高于未掺入铁砂的系统,而3个掺入铁砂系统相比,但铁膜的形成量并未随铁砂的掺入量增加而增加,铁砂含量最高的系统后部区域根表铁膜量甚至低于未掺入铁砂系统,主要是由于铁砂的碱性有关,这一结果表明基质中铁含量增加会提高根表铁膜形成量,但当基质含铁材料碱性较强时,增加基质铁含量则使基质碱性过大,也不利于铁膜的形成。 (2)4个基质铁含量不同的系统中,根表铁膜含磷量范围在11.92~22.62 g磷/kg根之间,0%铁砂、2%铁砂系统的铁膜含磷量高于4%、6%铁砂系统,与铁膜形成量的变化规律不一致,根表铁膜含磷量没有随铁膜形成量的增加而增加,可能与铁膜本身变化量不大有关。 (3)比较基质铁含量不同的系统各部分总磷含量,对于未掺入铁砂的系统,进水区基质TP含量高于出水区,呈现出TP含量有随水流方向降低的趋势,进水区和出水区有近根区基质>远根区基质>非近根区基质,呈现出距离根系越近,TP含量越高的规律,但对于掺入铁砂3个系统,由于受到基质碱性增强的影响,这2种规律不明显。Fe-P、Al-P的变化规律与TP大致相同,呈现出距离根系越近,Fe-P、Al-P含量越高,并随水流方向Fe-P、Al-P含量降低的规律。 (4)处理不同有机物浓度污水及水力负荷人工湿地系统相比较,铁膜的形成量相差较大,处理高有机物浓度人工湿地根表铁膜形成量远远高于低有机物浓度系统,这表明处理高有机物浓度的人工湿地更容易形成根表铁膜,与大量有机质厌氧分解导致铁迁移程度高有关。 (5)高有机物浓度人工湿地的铁膜含磷量远高于低有机物浓度系统,与根表铁膜形成量的变化规律对应,可见,当根表铁膜形成量大幅度地增加,才会引起铁膜磷含量增加。 (6)本研究所有潜流人工湿地系统,磷主要分布在非近根区基质、根表铁膜和植物三部分,其中非近根区基质尽管磷含量不高,但由于总量大,因此截留磷最多,其次是植物体和根表铁膜,当系统处理污水有机物浓度高时,根表铁膜截留的磷与植物体中磷量接近甚至高于植物体中,处理低浓度有机物污水系统,则植物体中磷高于根表铁膜中,这表明处理高有机物浓度污水时,根表铁膜是潜流人工湿地系统重要磷截留部位。 (7)本研究所有潜流人工湿地的系统,根表铁膜的P/Fe远远大于基质中,表明铁从基质迁移至根表,其磷吸附能力得到了增强,弥补了基质由于铁迁移导致磷吸附能力的损失,铁膜的形成有助于有机污水处理的潜流人工湿地除磷能力提高。