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1、人工濕地具有長(cháng)期去污效果,污染物在人工濕地水體中的降解運移特征,包括:
(1)人工濕地具有較好的長(cháng)期水質(zhì)凈化效果。人工濕地出水COD、NH4+-N濃度滿(mǎn)足國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)III類(lèi)標準,平均去除率分別65.63%~76.69%和83.61%~94.43%;TN、TP平均去除率分別44.78%~82.77%和36.65%~70.77%。
(2)人工濕地去污效果具有明顯的年際、季節變化特征。隨著(zhù)濕地系統逐漸成熟、穩定,第二年的去污效果更趨于穩定;COD夏、秋季好于NH4+-N春、冬季,TN春、夏、秋季略好于冬季,春、夏季好于秋、冬季,而TP春季好于其他季節。
(3)人工濕地中不同污染物的降解規律不同。一級動(dòng)力學(xué)模型均能較好地模擬人工濕地系統中COD、NH4+-N、TN及TP的降解規律;在氣溫0~20℃條件下,COD降解最快,其次是NH4+-N和TN,TP最慢,其去除速率常數分別為0.39d-1、0.26d-1、0.11d-1和0.01d-1。
(4)人工濕地中不同污染物具有不同的遷移轉化特征。有機物的去除過(guò)程主要處于濕地基質(zhì)水界面層和表層水體的中前部;氮污染物在濕地基質(zhì)水界面和表層水體中的降解緩慢,主要是擴散轉移到微生物豐富的基質(zhì)層根區得到生物轉化和吸收;而憐的去除主要發(fā)生在系統基質(zhì)層的前部。
2、濕地植物、基質(zhì)在人工濕地去污過(guò)程中的發(fā)揮著(zhù)重要作用,主要表現為:
(1)不同濕地植物的生長(cháng)特性不同,且在植物密度、高度、生物量等方面表現出明顯的年際、季節變化規律。隨著(zhù)濕地系統的穩定運行,植物生長(cháng)逐步趨于穩定,植物每年最大生物量為0.46~2.59kg/m2,依次為:菰草>蘆葦>三棱草。
(2)不同濕地植物泌氧和分泌有機物的能力有一定差異,且在植物不同生長(cháng)周期內的變化規律有所不同。不同植物的泌氧能力為0.24~0.36mgO2/gFW/d和120.48~431.31mgTOC/m2/d,發(fā)芽期、拔節生長(cháng)期、成熟期及休眠期的泌氧速率大于是其它生長(cháng)期。不同植物的有機物分泌能力為0.18~0.52和mgTOC/gFW/d和120.48~41.31mgTOC/m2/d,生長(cháng)旺盛期有機物分泌速率最大,休眠期最小。
(3)不同植物對碳、氮、磷的吸收富集能力有所不同。植物有機碳、全氮和全磷含量分別為281.12~328.45g/kg、13.20~21.32g/kg和1.53~3.46g/kg。植物碳、氮、憐凈累積量分別為151.52~878.29g/m2、9.22~42.51g/m2和1.89~4.29g/m2,依次為:菰草>蘆葦>三棱草。
(4)濕地基質(zhì)對有機物、氮、磷的吸附蓄積能力不同?;|(zhì)有機物、氮、磷的吸附過(guò)程符合吸附等溫模型,對磷初始吸附速率較快,而對有機物的吸附容量較大。不同濕地系統基質(zhì)碳、氮、憐凈累積量分別為23.88~37.81g/m2、10.94~14.13g/m2和3.98~4.17g/m2。
(5)不同時(shí)期收割植物對植物生長(cháng)和水質(zhì)凈化效果的影響有一定差異。植物收割對去除效果影響不大,9、10月收割植物不利于系統、和的去除,而11、12月收割植物,去除效果較好,因此,人工濕地宜在枯萎期(11、12月份)進(jìn)行植物收割。
3、人工濕地溫室氣體具有明顯的釋放特征和季節變化規律,且受植物和進(jìn)水水質(zhì)的影響,主要表現為:
(1)人工濕地的N2O、CH4和CO2釋放通量、特征不同,且具有明顯的季節變化規律。夏季平均交換通量大于其季節。人工濕地總體上表現為大氣CH4和CO2的排放源,大氣CO2的吸收匯。N2O釋放通量高于旱作農田、草原和天然濕地,接近于水田生態(tài)系統;釋放通量高于稻田,接近于森林,遠小于天然沼澤濕地和水庫。
(2)植物和進(jìn)水水質(zhì)對人工濕地溫室氣體釋放有顯著(zhù)影響。植物促進(jìn)濕地系統N2O和CH4的釋放,減弱了濕地系統CO2的釋放;且不同植物種類(lèi)對溫室氣體排放的影響有所不同。隨著(zhù)進(jìn)水濃度的升高,N2O的平均釋放通量先增加后降低,過(guò)高的進(jìn)水濃度(碳氮比)條件下N2O釋放降低,而CH4和CO2的平均釋放通量逐漸升高。
(3)在保障人工濕地水質(zhì)凈化效果的前提下,合理調蓄濕地進(jìn)水和分區域適時(shí)收割濕地植物可在一定程度上控制、阻斷人工濕地溫室氣體的產(chǎn)生源和釋放途徑,是人工濕地溫室氣體釋放的有效減排策略。
4、人工濕地中污染物的不同去除途徑的貢獻和作用有明顯差異,且不同污染物的的關(guān)鍵去除途徑有所不同:
(1)人工濕地系統中有機物去除的主要途徑是生物好氧分解代謝,其次是基質(zhì)蓄積作用,釋放的貢獻不大。
(2)人工濕地系統中脫氮的主要途徑是微生物硝化反硝化作用,其次是植物吸收作用和基質(zhì)蓄積作用,氨揮發(fā)作用的貢獻較小。應用表面流人工濕地系統凈化模擬污染河水時(shí),系統排水約占進(jìn)水氮負荷的15.23%~40.02%,植物吸收積累的氮約占5.44~25.07%,基質(zhì)蓄積約占6.45~8.32%,系統微生物硝化反硝化作用釋放的N2O約占1.1~2.63%,氨揮發(fā)的氮約占1~1.32%,而以系統微生物硝化反硝化作用釋放NO、N2的形式釋放及其他流失方式(植物枯葉飄落等)輸出的氮高達35.89~48.92%。
(3)人工濕地系統中除磷的主要途徑是基質(zhì)填料的蓄積作用,其次是植物吸收作用。
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