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試分析不同植物與水力負(fù)荷對人工濕地脫氮除磷的影響

2016-01-29 02:08
科學(xué)中國人 2016年29期
關(guān)鍵詞:美人蕉水葫蘆人工

梁 武

深圳市碧園環(huán)保技術(shù)有限公司

試分析不同植物與水力負(fù)荷對人工濕地脫氮除磷的影響

梁武

深圳市碧園環(huán)保技術(shù)有限公司

本文選擇了六種不同的濕地生長植物,以表流、潛流兩種人工模擬濕地的方法進(jìn)行對比性研究。主要分析的是不同水負(fù)荷條件下不同植物在不同模擬環(huán)境下脫氮除磷效果的變化,并記錄這六種植物在不同模擬環(huán)境下脫氮除磷效果。根據(jù)研究結(jié)果可以看出,所選出的六種植物在兩種不同模擬環(huán)境下脫氮除磷的效果均會(huì)隨著水負(fù)荷的增加而減少,而且不同植物的減少情況也不盡相同,潛流模擬環(huán)境下的脫氮除磷率低于表流模擬環(huán)境。

人工濕地;不同植物;水負(fù)荷;脫氮除磷

人工濕地是人類保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一種手段,同時(shí)也是維系城市環(huán)境穩(wěn)定的重要因素。人工濕地環(huán)境在維護(hù)過程中就需要開展污水處理,利用生態(tài)處理的方式成本較低,而且效率更高,同時(shí)這種方法的脫氮除磷效果也非常突出,并逐漸被我國專家認(rèn)同[1]。水負(fù)荷問題對生態(tài)凈水的效果具有一定的影響,因此必須考慮不同植物在不同水負(fù)荷下產(chǎn)生的脫氮除磷效果,以保證生態(tài)凈水工作的穩(wěn)步開展。

一、實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)所選擇的植物材料共六種,分別是美人蕉、水蔥、水葫蘆、水芹菜、菖蒲以及蘆葦,另外準(zhǔn)備一份空白的土壤作為對照。

二、實(shí)驗(yàn)方法

首先選擇人工濕地內(nèi)的土壤作為配置環(huán)境,表流試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)做長10m,寬2m,深0.5m的播種區(qū),并且在播種區(qū)內(nèi)利用原來的土壤回填約0.25m高度。潛流試驗(yàn)區(qū)內(nèi)播種區(qū)設(shè)置方法與表流相同,但需要在播種區(qū)前端設(shè)置進(jìn)水池,面積為2㎡。利用砂礫石鋪設(shè)播種區(qū)的底部,并建立水力坡,坡度約為2%,在播種區(qū)前端建設(shè)潛水泵[2]。

在同一時(shí)間內(nèi)選取不同高度的六種植株進(jìn)行移植,利用潛水泵向播種區(qū)進(jìn)行灌溉。實(shí)驗(yàn)用灌溉水當(dāng)中的磷濃度為4.15mg/L,氮濃度為35.69mg/L,測定實(shí)驗(yàn)用水灌溉時(shí)和灌溉后磷、氮的濃度,采用分光光度計(jì)對兩種元素的消解情況進(jìn)行觀察。水負(fù)荷的計(jì)算方式為:,其中HL表示水負(fù)荷;HRT則表示水停留時(shí)間;S表示水停留面積;V表示進(jìn)水總量。實(shí)驗(yàn)共分為三個(gè)階段進(jìn)行,每個(gè)階段內(nèi)水負(fù)荷值為0.06t/㎡·d、0.09t/㎡·d、0.18t/㎡·d。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(一)不同水負(fù)荷下不同植物除磷率

首先,在第一階段實(shí)驗(yàn)當(dāng)中(水負(fù)荷為0.06t/㎡·d)美人蕉的表流除磷率為87.5%,潛流除磷率為79.8%;水蔥分別為90.7%和 84.6%;水葫蘆分別為90.9%和87.5%;水芹菜分別為85.2%和79.0%;菖蒲分別為88.1%和81.2%;蘆葦分別為87.0%和79.6%。

第二階段實(shí)驗(yàn)當(dāng)中(水負(fù)荷為0.09t/㎡·d)美人蕉的表流除磷率為87.4%,潛流除磷率為79.8%;水蔥分別為88.2%和81.6%;水葫蘆分別為89.3%和78.2%;水芹菜分別為84.6%和78.2%;菖蒲分別為87.5%和79.3%;蘆葦分別為87.1%和79.2%。

第三階段實(shí)驗(yàn)當(dāng)中(水負(fù)荷為0.18t/㎡·d)美人蕉的表流除磷率為85.6%,潛流除磷率為77.2%;水蔥分別為86.8%和80.1%;水葫蘆分別為88.1%和76.0%;水芹菜分別為83.2%和75.2%;菖蒲分別為85.2%和77.1%;蘆葦分別為85.3%和77.9%。由此上述數(shù)據(jù)當(dāng)中可以看出,不同植物對人工濕地水源的除磷率均在一定的差異,其中水葫蘆最高,其次分別為水蔥、美人蕉、菖蒲、蘆葦以及水芹菜。同時(shí),不同水負(fù)荷下植物呈現(xiàn)出的除磷率也具有一定的差異,其中隨著水負(fù)荷的逐漸增加,六種植物的除磷率均開始下降,并且水負(fù)荷越高,下降趨勢越明顯。另外,六種植物在除磷時(shí)的表流清除率明顯高于潛流。

(二)不同水負(fù)荷下不同植物脫氮率

首先,在第一階段實(shí)驗(yàn)當(dāng)中(水負(fù)荷為0.06t/㎡·d)美人蕉的表流脫氮率為63.1%,潛流脫氮率為59.5%;水蔥分別為70.2%和 66.7%;水葫蘆分別為74.7%和70.2%;水芹菜分別為60.3%和57.6%;菖蒲分別為67.9%和61.2%;蘆葦分別為69.0%和63.7%。

第二階段實(shí)驗(yàn)當(dāng)中(水負(fù)荷為0.09t/㎡·d)美人蕉的表流脫氮率為62.5%,潛流脫氮率為57.8%;水蔥分別為68.7%和63.6%;水葫蘆分別為72.5%和69.0%;水芹菜分別為58.7%和56.0%;菖蒲分別為66.7%和60.9%;蘆葦分別為68.3%和61.9%。

第三階段實(shí)驗(yàn)當(dāng)中(水負(fù)荷為0.18t/㎡·d)美人蕉的表流脫氮率為60.7%,潛流脫氮率為58.3%;水蔥分別為67.1%和61.2%;水葫蘆分別為71.3%和67.0%;水芹菜分別為57.2%和54.8%;菖蒲分別為65.2%和58.3%;蘆葦分別為66.9%和60.7%。由上述數(shù)據(jù)當(dāng)中可以看出,不同植物對人工濕地灌溉水的脫氮率也存在一定的差異,其與除磷率相同,也是以水葫蘆最高。而且,隨著水負(fù)荷強(qiáng)度的不斷增加,六種植物的脫氮率均明顯下降,并且水負(fù)荷增加幅度越大,脫氮率下降幅度也越大。同時(shí),六種植物的表流脫氮率均明顯高于潛流。

四、總結(jié)和展望

從本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中可以看出,六種不同的植物對于灌溉實(shí)驗(yàn)水當(dāng)中的磷和氮元素均有明顯的去除作用,而且植物品種不同產(chǎn)生的脫氮除磷效果也不盡相同,其中水葫蘆、美人蕉、水蔥等植物的表現(xiàn)能夠滿足我國生態(tài)凈水工作的需求。但需要注意的是,在不同水負(fù)荷的情況下植物表現(xiàn)出的脫氮除磷能力也具有一定的差異,隨著水負(fù)荷的升高其脫氮除磷能力也會(huì)明顯下降。也就是說,人工濕地水源凈化工作想要更好地開展,也必須考慮到水負(fù)荷對植物的影響,這樣才能夠進(jìn)一步提升生態(tài)凈水的效果。在未來環(huán)保技術(shù)的發(fā)展當(dāng)中,人工過濾所消耗的資源必然越來越多,如果單純采用人工凈化的方式,將會(huì)造成更多的能源消耗,產(chǎn)生惡性循環(huán)。而生態(tài)凈化理念則是利用自然界當(dāng)中的植物,按照生態(tài)發(fā)展規(guī)律和植物生長需求進(jìn)行凈化,這種技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì),而且還可以促進(jìn)生態(tài)功能的恢復(fù),是未來環(huán)境保護(hù)工作中的重要環(huán)節(jié)。

[1]梁奇奇,沈耀良,吳鵬,等.植物種類與水力負(fù)荷對人工濕地去除污染物的交互作用[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2016(06):6-7.

[2]熊國祥.水力條件對人工濕地除磷效果的影響研究[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2012(36):102-103.

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