精選纖維球濾料廠家不同類型水生植物組合去除氮磷效果探索

　　精選纖維球濾料生產(chǎn)廠家不同類型水生植物組合去除氮磷效果探索。水體富營養(yǎng)化是目前最突出的水環(huán)境問題之一, 富營養(yǎng)化水體的修復(fù)通常有物理、化學(xué)等方法, 但傳統(tǒng)方法等凈水方式存在成本高、耗時長、易造成二次污染等缺陷。

　　水生植物在水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量循環(huán)中具有重要作用, 農(nóng)業(yè)面源污染, 城市污水處理, 以及富營養(yǎng)水體治理中普遍采用水生植物修復(fù)技術(shù), 具有投資省、見效快、極少再次污染、管理維護(hù)方便的優(yōu)勢, 并可以同時兼顧生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)利益。

　　目前大多數(shù)研究選擇單一水生植物，但開展單一水生植物凈化模擬試驗具有其自身局限性, 自然界中極少孤立的單植物生態(tài)環(huán)境, 單一的凈化環(huán)境現(xiàn)實中難以存在, 多植物系統(tǒng)更貼近自然生態(tài)環(huán)境。本研究選取常見且具有一定觀賞或經(jīng)濟(jì)價值的水生植物, 在室外自然光溫條件下進(jìn)行更貼近自然環(huán)境的水生植物組合凈水試驗, 研究不同水生植物組合對氮磷去除效果, 水環(huán)境生態(tài)修復(fù)工程提供理論依據(jù)。

　　實驗設(shè)計

　　本次實驗設(shè)置低、中、高三種氮磷濃度, 每種濃度觀測池各3個, TN、TP設(shè)置濃度分別為20 mg/L和10mg/L、11.5mg/L和6mg/L、2mg/L和0.5mg/L, 當(dāng)?shù)爻Ｒ姼∑肌④�白、金魚藻、黃花鳶尾、睡蓮5種水生植物, 分別組成“挺水+浮漂”、“挺水+浮葉”、“挺水+沉水”3種植物組合，另設(shè)置中茭白池、浮萍池、金魚藻池、睡蓮池、黃花鳶尾單種池各一個, 總共14個觀測池。每月1號、16號采樣, 至實驗結(jié)束, 共取9次水樣, 9組數(shù)據(jù)。取最后一次水樣, 測定TN、TP值。連根拔出所有水生植物, 洗凈根部泥土, 陰干, 分類稱取所有水生植物生物量, 試驗完成。

　　初始氮磷濃度實測值

　　結(jié)果與分析

　　1

　　金魚藻+黃花鳶尾組合對TN、TP去除效果

　　金魚藻+黃花鳶尾組合在三個濃度下去除效果有一定差別,中低濃度下去除效果相差不大, TN、TP去除量僅相差0.12、0.17mg/L, 高濃度下金魚藻于5月上旬死亡, 且無野生金魚藻生長, TN、TP去除效果較差 為所有植物組合中去除效果最差, 金魚藻+黃花鳶尾三個濃度TN、TP去除量之間具有一定差異但不顯著。

　　低濃度下金魚藻+黃花鳶尾TP去除率達(dá)到92.78%, 為所有植物TP去除率中最高值, 這是因為一方面黃花鳶尾除磷效果較好, 另一方面金魚藻為沉水植物, 扎根于底泥后可削弱水面空氣流動的干擾, 有利于磷元素沉降, 莖葉亦可吸收部分磷元素, 加上該池水體初始磷濃度較低, 使得該池去TP去除率最高。

　　中濃度下金魚藻+黃花鳶尾TN、TP去除效果略微上升0.120、0.170mg/L, 總生物量也較低濃度高191g。

　　高濃度下雖去除效果較差, 但黃花鳶尾生物量較高達(dá)603g, 為黃花鳶尾生物量最高值, 說明黃花鳶尾在較高氮磷濃度下生長更好。

　　由下圖可知, 7月中旬前中濃度下TN、TP去除量低于中濃度, 8月16日中濃度去除效果高于低濃度, 可能是7~8月中濃度下水生植生物量增加較快, 對水體中氮磷需求較大所致。

　　2

　　睡蓮+黃花鳶尾組合對TN、TP去除效果

　　睡蓮+黃花鳶尾組合低、中、高濃度下TN、TP降低0.967mg/L和0.386 mg/L、1.011 mg/L和0.400mg/L、1.073 mg/L和0.524 mg/L, 中、低濃度下睡蓮+黃花鳶尾組合與金魚藻+黃花鳶尾組合去除特點類似, 三個濃度下TN與TP去除效果無顯著性差異。(如下圖) 。

　　3

　　浮萍+茭白組合對TN、TP去除效果

　　浮萍+茭白在三個濃度下去除效果去除效果差別較大, TN、TP去除效果為中濃度 (3.628、0.879mg/L) >高濃度 (1.914、0.585mg/L) >低濃度 (1.781、0.538mg/L) , 可以看出, 中等濃度水體中TN去除遠(yuǎn)高于其他兩個濃度, 比高濃度和低濃度分別高出1.714、1.847mg/L, 高濃度與中濃度TN去除具有顯著性差異 (P<0.05) , 而TP去除量在中濃度水體中比低濃度和高濃度高0.294、0.341 mg/L, 各濃度之間TP去除相差較小, 未達(dá)到顯著差異。

　　三個濃度下浮萍+茭白組合去除效果均很好, 因自身獨特的優(yōu)勢:

　　(1) 試驗檢測的氮磷為可溶性氮磷, 浮萍為浮漂植物, 體積小, 數(shù)量多, 分株速度快, 根系直接深入水中吸收水中氮磷;

　　(2) 根系比表面積大, 為硝化與反硝化提供生發(fā)空間, 提高氮類去除速率;

　　(3) 密集根系為以氮磷為食的微生物提供生長空間, 促進(jìn)氮磷去除;

　　(4) 浮萍生長過程中, 加入人工干預(yù), 4~6月浮萍生長極快, 鋪滿觀測池即收割半池, 客觀上氮磷轉(zhuǎn)移。而其余水生植物或組合, 根系部分扎根于底泥中, 依靠部分根系、莖干、葉柄、葉片, 吸收與吸附氮磷能力有限, 去除能力不如浮萍+茭白組合。

　　高等濃度下水生植物組合去除TN、TP過程與低濃度下類似, TN去除率總體表現(xiàn)為先減后增, 最后逐漸減少趨勢, 第15、75d和120d去除分別為0.52%、8.16%、10.00%。TP去除速率呈現(xiàn)先增后減趨勢, 第75d, 120d分別為4.45%, 5.71%, TN、TP的去除皆存在較明顯的時間階段性 (如下圖右) 。

　　結(jié)論與討論

　　①各種水生植物組合對TN去除效果比較：浮萍+茭白(浮葉+挺水)>組合的TN去除量與金魚藻+黃花鳶尾(沉水+挺水)>睡蓮+黃花鳶尾(浮葉+挺水)

　　②各種水生植物組合對TP去除效果比較：浮萍+茭白組合(浮葉+挺水)與金魚藻+黃花鳶尾(沉水+挺水)具有顯著性差異 (P<0.05) 。金魚藻+黃花鳶尾(沉水+挺水)和睡蓮+黃花鳶尾(浮葉+挺水)的去除差異性較小。

　　③不同濃度下各種水生植物組合對TN、TP去除效果比較：浮萍+茭白(浮葉+挺水)組合中, 中濃度下去除TN、TP效果最好, 分別比低、高濃度高1.714、0.294mg/L和1.847、0.341mg/L。金魚藻+黃花鳶尾(沉水+挺水)組合中, 中濃度下去除效果最好, TN、TP去除總量分別比低、高濃度高0.120、0.017mg/L和0.390、0.072mg/L。

　　睡蓮+黃花鳶尾(浮葉+挺水)組合中, 高濃度下去除效果最好, TN、TP去除量分別比中、高濃度高0.065、0124 mg/L和0.106、0.138mg/L。

　　④各組合存在的問題：

　　睡蓮+黃花鳶尾組合池中, 睡蓮葉片浮于水面, 易對黃花鳶尾幼苗時期造成影響, 使部分幼苗其長期無法伸出水面無法發(fā)生光合作用生長緩慢或死亡, 但高濃度下病、黃蓮葉摘除, 實際上也完成了氮磷轉(zhuǎn)移。

　　浮萍+茭白組合池中, 低濃度池中氮磷量在4~6月上旬已去除絕89%以上, 雖6月份仍是浮萍生長旺季, 但該池浮萍生長速度明顯減緩, 僅收割3~4次, 可能是是池中氮磷不足, 若該池補(bǔ)充足量氮磷, 浮萍很可能會繼續(xù)生長, 持續(xù)消耗水體中氮磷至6月底。

　　金魚藻+黃花鳶尾組合池中, 中、低濃度下金魚藻+黃花鳶尾去除效果更好, TN、TP去除量分別為1.086、0.454mg/L和0.966、0.437mg/L, 5月后高濃度下僅剩黃花鳶尾, 凈化效果在組合中最差。

　　由下圖可知, 總體上去除氮效果較好的植物組合去磷效果也較好, TN與TP去除效果呈顯著正相關(guān) (P<0.05) , 同時又具有各自的特點。

　　金魚藻+黃花鳶尾(沉水+挺水)除磷效果較好, 是因為該組合黃花鳶尾生長旺盛, 除磷效果較好, 金魚藻除根吸收外, 莖葉也能發(fā)揮吸收吸附作用。高濃度金魚藻+黃花鳶尾為所有植物組合去除效果最差, 原因是該組合金魚藻較早死亡, 實際上與單一植物去除效果無明顯差異。

　　氮、磷是植物生長基本物質(zhì)構(gòu)成, 合理氮磷濃度有利于水生植物生長, 過低的氮磷使水生植物缺乏物質(zhì)補(bǔ)充。

　　試驗中高濃度下浮萍+茭白去除效果并不如中濃度, 4月21日至6月24日共收割3次, 生物體生長較慢, 過高的氮磷對水生植物產(chǎn)生氮脅迫和磷脅迫, 阻礙水生植物健康生長。金魚藻+黃花鳶尾、睡蓮+黃花鳶尾在去除TN果上相差較小。

　　不同水生植物組合氮磷去除量

　　綜合比較得出, TN去除效果上, 浮萍+茭白、金魚藻+黃花鳶尾在中濃度下, 睡蓮+黃花鳶尾在高濃度下去除效果最好。TP去除效果上, 浮萍+茭白、金魚藻+黃花鳶尾在中濃度下去除效果最好, 睡蓮+黃花鳶尾在高濃度下去除效果最好。

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