【摘 要】
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人工湿地因工艺简单、投资成本低、运行费用小而受到广泛应用,在污水厂尾水的深度方面尤其受到青睐,但人工湿地对低C/N污水处理效果不尽理想。为了提高人工湿地对低C/N污水的处理效果,从碳源和溶解氧调控两方面入手,开展了外加植物碳源和曝气促进水平流人工湿地去除污染物效果实验研究。选取典型湿地植物芦苇秸秆和香蒲作为补充碳源,并对这两种碳源分别进行酸碱处理,分析其表面结构特征,官能团组成及植物释放碳源、反硝
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人工湿地因工艺简单、投资成本低、运行费用小而受到广泛应用,在污水厂尾水的深度方面尤其受到青睐,但人工湿地对低C/N污水处理效果不尽理想。为了提高人工湿地对低C/N污水的处理效果,从碳源和溶解氧调控两方面入手,开展了外加植物碳源和曝气促进水平流人工湿地去除污染物效果实验研究。选取典型湿地植物芦苇秸秆和香蒲作为补充碳源,并对这两种碳源分别进行酸碱处理,分析其表面结构特征,官能团组成及植物释放碳源、反硝化能力。通过两种碳源的比较,优选香蒲作为外加碳源进行实验。从调控溶解氧的角度,分别在湿地中间歇曝气4小时、8小时、12小时考察曝气条件下湿地对污染物去除效果,分析不同曝气条件下湿地对污染物去除效果的差异。实验主要分析了湿地对氮、磷和COD去除效果,同时测试湿地中溶解性有机物(DOM)的变化。研究结果如下:(1)未经处理的植物表面结构完整,酸碱处理后植物被破坏,出现较大面积的空洞,有利于植物纤维素和半纤维素的释放,较大的表面积利于吸附水中的氮磷等污染物质。同时,EDS测试显示碱热处理香蒲碳元素含量较其他物质多。香蒲各官能团整体吸光度强于芦苇。不同预处理方式对香蒲各个官能团的吸光度影响较大,而芦苇在不同处理方式下各个官能团吸光度变化较小。香蒲与芦苇秸秆出峰位置大致相同,其含有的官能团种类相同,但香蒲不同官能团数目比芦苇多。另外,碱热香蒲碳源释放量多,反硝化速率高,适宜作为本次实验外加碳源。(2)对于低C/N污水,第二阶段加入碱热香蒲的碳源组湿地TN、NO3--N、NH4+-N出水浓度均低于未加任何碳源的空白组湿地,且碳源组各污染物出水浓度呈现先降低后升高的趋势。空白组各污染物浓度呈现逐步上升趋势。第三阶段加入新处理的碱热香蒲后,两组湿地对TN、NH4+-N去除率相较第二阶段有所降低。碳源组去除率依旧高于空白组。两个阶段NO2--N出水浓度均大于进水,且碳源组高于空白组。三维荧光测试显示碳源组后端含有的腐殖酸荧光强度较空白组高。(3)间歇曝气4h时,曝气加香蒲组对TN的去除率最高为54.2%,对NH4+-N的去除率也最高,为45.93%。不同曝气时间下空白组、曝气组和曝气加香蒲组对NO3--N的去除率均较好,都在97%以上。说明湿地内部反硝化进程较好。NO2--N的出水浓度在几组湿地中维持在0.16 mg/L以下。间歇曝气4h对TP去除效果最好为14.32%。加香蒲反而会增加湿地出水TP的浓度。曝气组对COD的去除效果最好,均可达到95%以上,其中,间歇曝气8h最好,为97.17%。三维荧光测试显示,共有三种较为明显的峰出现,分别是:A峰,P峰和B峰。其中,空白组和曝气加香蒲组P峰、B峰较为明显。曝气组A峰较为明显。不同曝气时间下,曝气组的腐殖酸、酪氨酸和蛋白质类物质的荧光最大峰值低于空白组和曝气加香蒲组。
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