菖蒲人工湿地净化锰、铁及硝酸盐氮污染地下水的试验研究

摘要

地下水污染治理已迫在眉睫，传统的物理、化学治理方式存在不同程度的局限性。人工湿地技术净化污染废水具有诸多优点。此外，菖蒲植物作为常见的水生植物对铁、锰等多种金属元素具有一定的净化能力。本文根据相关标准于实验室配置模拟地下水复合污染废水（铁、锰及硝酸盐氮），通过构建的菖蒲人工湿地，并以无植物湿地作为对照，处理模拟废水。
　　研究的主要内容有：
　　（1）菖蒲人工湿地分别对单一Fe3+、Mn2+污水的净化情况；
　　（2）菖蒲人工湿地净化含有Fe3+、Mn2+及NO3-复合污水的研究；
　　（3）菖蒲人工湿地分别在单一与复合污染状态运行时“三氮”的变化情况；
　　（4）菖蒲人工湿地水动力学特征的分析试验。
　　所得研究结果如下：
　　（1）单一污染情况下，无论种植菖蒲与否本次试验反应器铁的最终出水浓度均小于1.2mg/L，去除率均达到95％。对于锰的去除，种植菖蒲的湿地系统出水浓度在0.5mg/L-3.1mg/L之间，去除率为87%；而没有植物的湿地系统出水浓度在4.2mg/L-9.7mg/L之间，去除率为62%。随着试验进水污染程度的增加，反应器对铁、锰的净化情况并没有受到影响。运行9d后的净化效果与运行4d时相比反而下降。此外，该过程中菖蒲植物生长状况良好，含铁污水的菖蒲植物株略高于含锰污水。
　　（2）在复合污染情况下，以及本次试验设置的三个浓度中，人工湿地处理后Fe3+的平均出水浓度为1.2mg/L，去除率为97%。当进水污染浓度较低时（Fe3+：15mg/L；Mn2+：30mg/L；NO3-：20mg/L）：连续进水9d后种植菖蒲植株的CWs对Mn2+的净化达到了峰值，出水浓度为0.57mg/L，去除率为98.3%。随着浓度的提高，人工湿地对Mn2+的净化效果出现了一定程度的下降。此外，菖蒲植物对铁、锰的富集量依次为：中浓度＞低浓度＞高浓度，地下部分＞地上部分。
　　（3）对于硝酸盐氮的去除，种植植物的湿地系统出水浓度为0.03mg/L，去除率为93.2%，而无植物湿地为出水浓度为7.85mg/L，去除率19.1%；对于亚硝酸盐氮的净化，种植菖蒲植株的人工湿地出水浓度为0.01mg/L，去除率为80.3%；而无植物湿地出水浓度为0.03mg/L，去除率为41%；对于氨氮的去除，种植菖蒲植株的人工湿地出水浓度为0.4mg/L，去除率为85%；而无植物湿地的出水浓度为0.74mg/L，去除率为48.5%。本次试验时中、高污染情况下NO2-的净化情况呈现出了饱和现象。
　　（4）通过示踪试验，验证了本次试验人工湿地装置设计及基质填充方式较为合理。菖蒲人工湿地的有效体积比（e）、短路值（s）、水力效率λ（%）、回收率（%）指标分别为：0.49、0.33、87.7%、85.1%；无植物湿地分别为：0.38、0.42、49.3%、88.6%。

目录

第一章 绪论

1.1地下水污染现状

1.2国内外地下水污染防治技术

1.3人工湿地及其处理污染废水的应用现状

1.4 菖蒲在处理污染废水中的应用

1.5本课题研究主要内容及意义

1.6本课题的技术路线

第二章 菖蒲人工湿地构建及其对模拟地下水中铁、锰的去除效果

2.1菖蒲人工湿地的构建

2.2分别净化含铁与含锰污水的试验

2.3本章小结

第三章 菖蒲人工湿地净化含有铁、锰及硝酸盐氮复合污染废水的研究

3.1试验材料与方法

3.2试验结果与讨论

3.3本章小结

第四章 菖蒲人工湿地以不同污染状态运行时三氮的变化情况

4.1试验材料与方法

4.2试验结果与讨论

4.3本章小结

第五章 菖蒲人工湿地水动力学特性研究

5.1试验材料与方法

5.2试验结果与讨论

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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