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面对农业面源污染会造成水体富营养化以及有机膦农药污染等问题,针对常规人工湿地技术的缺点,本研究利用石灰石、黄铁矿和磁黄铁矿作为填料构建的潜流式人工湿地处理含草甘膦的废水,了解了其净化含草甘膦废水的性能,并探究了相关机理。 1)经过对石灰石、黄铁矿-石灰石、磁黄铁矿-石灰石人工湿地的一年运行试验发现,黄铁矿-石灰石、磁黄铁矿-石灰石和石灰石人工湿地对草甘膦的去除率分别为91±3%,92±6%和66±12%;对总磷的平均去除率分别为89±3%,88±5%和5±25%;对硝态氮的平均去除率分别为78±17%,75±14%和60±9%;对氨氮的平均去除率分别为67±12%,66±13%和70±17%;对TN的平均去除率分别为63±10%,59±5%和51±12%;对COD的平均去除率分别为51±7%,53±6%和54±9%。 黄铁矿-石灰石和磁黄铁矿-石灰石人工湿地对于无机氮磷和草甘膦的去除效果均比传统石灰石人工湿地有明显优势(P<0.05),对TN和硝氮的去除效果也明显比传统石灰石人工湿地好;对氨氮和COD的去除效果与传统石灰石人工湿地相当。 2)沿程实验结果显示草甘膦在黄铁矿-石灰石人工湿地和磁黄铁矿-石灰石人工湿地中,沿程下降趋势明显快于石灰石人工湿地;草甘膦和磷酸盐磷在硫铁矿人工湿地中被同时去除,而在石灰石人工湿地中磷酸盐磷无法和草甘膦一同被去除。 三种人工湿地中氨氮在湿地前端的去除速率较高,随着水体中溶解氧含量下降,氨氮浓度保持稳定,硝态氮浓度逐渐降低。黄铁矿-石灰石和磁黄铁矿-石灰石人工湿地硝态氮下降趋势较快,石灰石人工湿地硝态氮浓度下降速率较慢。 3)通过对两种人工湿地填料的分析可知,在黄铁矿-石灰石人工湿地中,铁铝磷,有机磷和钙镁磷的比例分别为42.59%,21.56%和29.41%,而石灰石人工湿地中71%的磷为钙镁磷。并且从填料中总磷含量分析,石灰石人工湿地的磷储量达到饱和状态而硫铁矿人工湿地还有较长的使用寿命。 4)对植物成分分析可知两种人工湿地当中植物对于氮磷的去除都作出了一定的贡献。石灰石人工湿地中芦苇对氮磷的削减贡献比为18%和76%,植物对磷的去除贡献较高,这是由于石灰石人工湿地对总磷的去除效果较差,磷主要通过植物吸收去除;而黄铁矿人工湿地中芦苇对于氮磷负荷削减贡献比例为21%和l2%;在石灰石和黄铁矿人工湿地中,芦苇都具有良好的生长情况。 5)通过分析人工湿地出水对大型蚤的毒性可知,两种人工湿地出水生物毒性较低;两种人工湿地出水重金属离子析出量都较低,满足相应的排放标准。 6)黄铁矿吸附草甘膦的研究结果显示较高的pH,较低的温度对黄铁矿吸附草甘膦具有促进作用;采用Freundlich和Langmuir吸附等温式都可以对黄铁矿吸附草甘膦的过程进行拟合,Freundlich等温式的拟合效果好于Langmuir吸附等温式;伪一级和伪二级动力学都能对吸附过程进行模拟,二级动力学拟合效果优于一级动力学;热力学结果显示黄铁矿吸附草甘膦是一个自发的放热过程,在低温条件下,最大吸附量可以达到4.62mg/g。 通过本次实验可知(1)黄铁矿-石灰石和磁黄铁矿-石灰石人工湿地相比于传统石灰石人工湿地,对含有草甘膦废水的处理有更好的效果,与此同时还解决了石灰石人工湿地易吸附饱和的问题;(2)黄铁矿-石灰石和磁黄铁矿石灰石人工湿地可以同步去除水体中的有机和无机氮磷,为控制此类废水污染提供了新的思路和方法。(3)最后磁黄铁矿-石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地能够为湿地植物提供良好的生长环境,湿地出水具有较低的生物毒性和重金属含量,具有较高的环境友好性。