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鉴于湖泊面源污染的现状,本文在已有的湖泊面源污染终端控制技术的基础上,以寻找有效、简易、美观、低耗能的湖泊面源终端控制、净化方法为目的,提出了无纺布-水生植物构建的环湖隔离带技术构想。在全面总结常见生物载体材料和形式,收集了地表水的生物膜修复技术及微生物-植物联合净化技术的大量相关资料之后,通过室内外挂膜试验和夏秋与秋冬两季的净化试验,初步考察了无纺布载体的挂膜情况;研究讨论了无纺布-浮水植物和无纺布-沉水植物的净化效果,以及它们在低温条件下的耐受性;初步建立了组合系统中有机物浓度变化的数学模型。
通过室内外小试试验,认为无纺布材料是可以用于生物膜修复的载体,其材质与表面特征对挂膜过程和净化效果具有一定的影响。聚酯无纺布比聚丙烯无纺布更易使微生物附着生长,挂膜时间更短,且在COD去除率上表现出一定的优势。无纺布的表面特征比材质差异对净化效果的影响更为显著。疏松表面因可提供更大的比表面积而表现出更高的有机物去除率。试验选取的三种布设密度中,25cm2/L时的综合净化效果最优。
水生植物对污染物的净化效果显著。单一植物系统和无纺布-植物组合系统中,凤眼莲所在组的综合净化效果比埃格草更好。植物覆盖率对各种污染物的去除效果具有不同程度的影响。凤眼莲和埃格草在60%覆盖率下,能够更快的增加水体透明度,并获得更高的有机物去除率。植物覆盖率多少与试验期间氮磷去除率高低的相关性并不明显。
无纺布-植物组合系统的净化效果优于单一无纺布系统和单一水生植物系统。60%凤眼莲-无纺布系统对浊度、COD、氨氮、TP的最高去除率分别为82.2%、60.4%、73.0%和49.1%;60%埃格草-无纺布系统对浊度、COD、氨氮、TP的去除率分别为65.7%、46.6%、81.0%和45.3%。用指数方程对前10天的COD浓度值进行回归分析,R2值均在0.9以上。无纺布-植物协同净化过程中,10天内的有机物浓度变化规律可以用一级动力学方程进行描述。
无纺布-植物组合系统在2~10℃低温环境下依然具有一定的污染物净化能力,凤眼莲和埃格草在60%覆盖率时的整体净化效果优于30%覆盖率。说明低温环境下较高的植物量依然对污染物的去除有积极意义。凤眼莲组的COD去除率受温度的影响比较明显,埃格草则表现出对低温环境更好的耐受性。