水位变化对水平潜流人工湿地氮素迁移转化的影响

发布时间：2018-07-16 14:23

【摘要】：水平潜流人工湿地已广泛应用于多种污水的处理,对水体中氮磷等污染物有较高的去除效果,其主要通过植物、基质和微生物的共同作用净化污染物,虽然其对污染物去除效果较好,但也存在湿地系统堵塞、去除率受限等问题。水位变化作为水文机制的一个重要影响因素,水位高低、淹水周期以及水位的变化范围等水文机制都会影响湿地生态系统中植物的分布、生长策略、微生物的种群和数量、湿地环境理化性质等的变化。充分利用水文机制这个人为可调控的生态要素,改善湿地环境的理化性质,使植物以及微生物得到更好地生长,一定程度上提高系统污染物去除能力并减缓湿地堵塞现象。本文通过构建水平潜流人工湿地模拟装置,设置水位变幅0cm/d、3cm/d、6cm/d、9cm/d的4组湿地系统CW1、CW2、CW3、CW4,通过研究4组系统理化指标、微生物硝化反硝化强度、以及植物相关指标的差异性等变化规律和各指标与氮素去除率间的相关性,探讨水位变化对人工湿地氮素迁移转化的影响规律。研究过程中采用的方法和结果如下:(1)采用国标法测定水质理化指标,探讨不同水位变动幅度条件下理化指标变化规律。4组湿地系统DO浓度差异性显著,且随水位变动幅度增大有递增的趋势,但pH、Eh两指标整个实验期内变化幅度较小。COD和TP差异性不显著,但4组系统对COD去除率都较大(85%),对TP的去除率较小(20%左右)。不同水位变动幅度下TN去除率有所差异,CW3系统去除率最高,CW1系统去除率最低,CW2和CW4系统差异不显著;NH_4~+-N去除率差异性显著,随水位变动幅度增大其去除率有增大趋势;NO_3~--N变化规律不明显。(2)实验期间测定硝化反硝化强度,4组湿地系统微生物硝化反硝化强度都有所差异。硝化强度随水位变动幅度增大,出现递增趋势,但CW3和CW4差异性不显著,说明硝化强度有一定的增加限制;硝化强度沿程出现递减的趋势,沿深度方向则是湿地上层明显高于湿地下层。反硝化强度则与硝化强度变化规律相反,静水位条件下(CW1)反硝化强度最大,随水位变动幅度增大,反硝化强度有逐渐减小的趋势,但CW2和CW3湿地系统差异性不显著;反硝化强度沿程出现先增后减的趋势,沿深度反向则是CW1和CW2系统上层高于下层,CW3和CW4系统则是下层高于上层。(3)4组湿地系统植物相关指标也有一定的差异性,且不同植物指标变化规律有所不同。香蒲CW1和CW2系统生物量干重与CW3和CW4差异显著,水芹则是CW1系统与其他3组系统、CW4系统与其他3组系统差异显著,但CW2和CW3差异不显著;香蒲和水芹地上、地下生物量干重分配比例也有所差异,基本上随着水位变动幅度的增大,其地上部分分配比例有所增加。香蒲和水芹根系泌氧速率和根孔隙度具有相似的变化规律,同样随水位变动幅度的增加出现递减的趋势,但与植物培养前相比,都有所增加。(4)实验研究的各指标间具有一定的相关性,且与氮素去除率间存在一定的线性相关关系。DO浓度与硝化强度、硝化强度与氨氮去除率存在正相关关系。香蒲总根长与香蒲总根表面积和总根体积呈显著正相关关系,根总表面积与总根体积也呈正相关关系;香蒲根系泌氧速率ROL与总根长和总根表面积正相关。水芹地下生物量干重和地上生物量干重呈显著正相关;水芹根孔隙度POR与水芹根系泌氧速率ROL也呈显著正相关。氨氮去除率与香蒲总根体积、香蒲根孔隙度及水芹地下生物量干重具有明显的负相关关系;而总氮去除率则与香蒲地上生物量干重呈一定的负相关关系。
[Abstract]:In this paper , the effects of water level variation on nitrogen migration and transformation in wetland ecosystem are discussed . The results are as follows : ( 1 ) There is no significant difference in the removal rate of COD and TP , the removal rate of COD and TP is less than that of the four groups , but the removal rate of COD and TP is not significant . The results showed that there was no significant difference between the nitrification intensity and the total root surface area and the total root surface area . The results showed that the total root surface area and the total root surface area of the plant were significantly higher than those in the upper layer .
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

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本文编号：2126667