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世外桃园藏宝图6cccc高盐废水人工湿地处理中耐盐植物的筛选


更新时间:2019-10-21  浏览刺次数:


  北极星水处理网讯:摘要:天津塘沽作为滨海新区核心区,是目前天津发展最快的地区之一。由于本区盐碱土壤等自然条件,污水中盐分含量较高,制约了废水的回用。本文通过模拟人工湿地实验,比较了芦苇(Phragmites australis)、盐地碱篷(Suaeda salsa)、碱蒿(Artemisia anethifolia)、黄花鸢尾(Iris wilsonii)、盐角草(Salicornia europaea)和大米草(Spartina anglica)等耐盐植物对轻污染水体中高浓度氯离子的去除能力,筛选出去除能力较强的植物,并确定植物对盐分去除率达到最大时的生态系统条件。结果表明,适合人工湿地的耐盐碱植物对氯离子的去除效果依次为:芦苇盐地碱篷碱蒿黄花鸢尾盐角草大米草,停留时间一般在第4 d 时可达到平衡。该研究为利用人工湿地处理高盐废水提供了科学依据。

  天津塘沽地处华北平原东部,是我国制盐、制碱、造船和海洋石油开发的重要基地。但塘沽因土壤含盐量高,水资源不足,降水偏少,地下水矿化度高难以利用,而成为资源型缺水地区。水资源短缺与利用的矛盾,严重制约着本地经济、社会及农业的快速发展。因此,如何用低成本的方式,降低废水中的盐分,香港挂牌彩图,香港挂牌之全篇完整版,香港马会挂牌网站,挂牌玄机彩图!使废水资源化,成为亟待解决的问题。

  人工湿地具有氮磷污染物去除能力强、耐污染冲击负荷和运转维护管理方便等优势,已被应用于各种高含盐量废水的深度处理[1]。前人研究结果表明,人工湿地对沿海高盐度地区(含盐量为4 000~8 000 mg·L-1)的微咸水中总氮和总磷的最高去除率分别可达50%和37%[2];对城市污水处理厂处理后含盐量较高(含盐量为5 000~7 000 mg·L-1) 的再生水中有机污染物去除率约为30%[3-5];对含盐量较高的水产养殖废水中氮、磷也有很好的去除效果[6-8]。人工湿地处理系统综合了物理、化学、生物3 种作用,能够去除污水或废水中的有机物、氮、磷和重金属等[9],采用此方法实现污水的再生回用不仅适合国情,同时也适合塘沽区情。针对塘沽本地污水中含盐量较高的特点,人工湿地中耐盐植物的筛选显得尤为重要。

  本研究构建了高盐度进水条件下人工湿地的实验装置,比较了不同耐盐植物对氯离子的去除效果,并研究植物对盐分的去除率达到最大时的生态系统条件,筛选出耐盐范围较高的植物,为利用人工湿地处理高盐废水提供了科学依据。

  所选植物是通过野外调查和室内实验相结合的办法筛选出的,最终选定为6 种植物:芦苇、黄花鸢尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬和碱蒿。

  在天津滨海新区塘沽及周边地区,采取野外调查与资料查阅相结合的办法,对本区的株高在1 m 以下的野生耐盐植物的耐盐程度进行了调查,共调查盐碱植物23 种、隶属17 科。

  结合野外调查结果,初步选定塘沽本地耐盐较高的6 种植物和人工湿地常用5 种植物作为实验植物,按水生植物和陆生植物分类分别设计实验,测定其耐盐范围。水生植物包括芦苇、香蒲、水葱、水葫芦、黄花鸢尾、美人蕉和大米草,经去土、洗净根后置于高为25 cm、直径为20 cm 的烧杯内进行培养。人工基材采用约2 cm 厚度的泡沫板,并在板上打孔,以固定植物。每个烧杯种植1 棵植物,每种植物各重复3 次。陆生植物包括盐角草、枸杞、盐地碱蓬、碱蒿,种在高为20 cm、直径为70 cm 的塑料大盆中,采用花园土作为栽培基质。植物上盆后,盆中盛有相同体积的污水,并要求水面高度接近盆弦,水量7 L。同时设置未种植物的空白对照。每盆栽植植物的初始数量与其原生条件下单位面积内植物数量相同。实验室温度控制在20~25 ℃,进行20 d 的驯养,观察植物在盐度为0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%情况下的生长变化情况。

  实验装置长为800 mm,宽为600 mm,高为700mm,板厚为100 mm,由聚乙烯板构建,容器外侧由角钢焊接加固。进水管设在宽度方向中心一侧,并设置1 个,进水管距离池顶300 mm。出水管设在宽度方向中心另一侧,并设置3 个,其中最顶端的出水管距离底端400 mm,3 个出水管间距200 mm。取样管设置在容器池底中心位置,垂直方向上布置3 支取样管,3个取样管间距200 mm,均匀分布在容器的中间位置。实验装置如图1 所示。

  本实验所用材料主要包括植物、实验废水和基质。所需基质采用2 种:沸石和鹅卵石,二者孔隙度分别为55.0%和50.4%,其粒径均分别为1~8 mm 和1~10 cm。其中,沸石是沸石族矿物的总称,由硅氧和铝氧四面体组成,是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物,沸石按矿物特征可分为片状、架状、纤维状及沫粉类4 种;按孔道体系特征沸石分为一维、二维和三维体系。而鹅卵石的主要化学成分是二氧化硅,其次是少量氧化铁和微量的锰、铜、铝、镁等元素及化合物。

  进水水源为采集的北排河水,每周采水1 次,并采用连续运行方式向实验装置内进水,进水依靠重力作用缓缓流入,停留时间为7 d。每种植物的栽植数量与其原生条件下单位面积内植物数量相同,每种植物各重复3 次,同时设置未种植物的空白对照。实验过程中,湿地水样取样频率为每日1 次,氯离子测量方法采用硝酸银滴定法,按照参考文献[10]进行。

  对天津塘沽及周边地区,共调查盐碱植物23 种,隶属17 科,结果如表2 所示。

  根据表2 得出:最耐盐碱的是禾本科的芦苇、大米草,耐盐度达3%以上,其次是碱蒿、盐角草、盐地碱蓬、枸杞,耐盐度都在2%以上。可选芦苇、大米草、碱蒿、盐地碱蓬、盐角草、枸杞进行下一步室内实验。

  对选定的塘沽本地6 种植物和人工湿地常用5种植物进行室内实验,测定其耐盐范围,实验结果如表3 所示。

  由表3 可知,芦苇、黄花鸢尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬和碱蒿这6 种植物可归为重度耐盐植物;枸杞这1 种植物可归为中度耐盐植物;香蒲、水葱、水葫芦、美人蕉这4 种植物可归为轻度耐盐植物。选择芦苇、黄花鸢尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬、碱蒿这6 种重度耐盐植物进行下一步的人工湿地模拟实验。

  测量植物耐盐范围的室内实验,经过20 d 的培养,盐度为0.4%时,12 种植物正常生长,都具有良好的适应性,且株高、平均湿重都有所增加,其中芦苇、黄花鸢尾有新芽萌出;盐度为0.6%时,芦苇、黄花莺尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬、碱蒿生长良好,平均湿重都有所增加,但香蒲、水葫芦、水葱和美人蕉生长缓慢,枸杞继续生长伴有叶片枯萎;盐度为0.8%时,芦苇、大米草、盐地碱蓬、碱蒿生长良好,湿重和株高都在增加,盐角草、黄花鸢尾仍可以继续生长,但长势略缓,枸杞叶片枯萎;盐度为1.0%时,芦苇、黄花鸢尾、盐地碱蓬和碱蒿没有新叶萌发,叶片枯萎脱落,湿重减少;盐度达到1.2%时,碱蒿老叶枯萎,根部变黑。香蒲、水葱、美人蕉和黄花鸢尾的耐盐范围研究结果与郭焕晓等[2]研究相一致。相比之下,芦苇、盐地碱蓬、碱蒿、黄花鸢尾、盐角草、大米草耐盐性较好,适于作为高盐度地区废水人工湿地的植物。

  由图2 可以看出,芦苇、盐地碱蓬、碱蒿、黄花鸢尾、盐角草和大米草6 种植物对高盐废水中氯离子的去除,停留时间一般在第4 d 时可达到平衡,去除效果依次为:芦苇盐地碱篷碱蒿黄花鸢尾盐角草大米草,芦苇、盐地碱篷、碱蒿这3 种植物去除氯离子情况相一致,且其去除效果明显好于黄花鸢尾、盐角草、大米草。

  人工湿地实验结果表明,6 种植物对高含盐量Cl-的去除率是先逐渐增强,到第4 d 时可达到平衡。鲁敏等[12]研究发现:对芦苇、香蒲、美人蕉等植物进行人工湿地实验,停留时间1 d 各种植物对CODCr、TN、TP 和浊度就有明显去除,并且出水已基本达到国家一级排放标准。本研究耐盐植物第4 d 时达到去除平衡,这是因为高盐量废水对植物具有离子毒害和渗透胁迫等作用[13-14],随着废水盐度的增加,植物的渗透胁迫升高,导致植物叶片面积和气孔度减少,蒸腾作用减弱等形态学和生理学特征的改变[15-16],从而影响废水中氯离子等其他物质的去除时间。

  (1)通过野外调查与资料查阅相结合的办法,调查塘沽及周边地区盐碱土绿化植物23 种,隶属17科,其中最耐盐碱的是禾本科的芦苇、大米草等,耐盐度达3%以上,其次是碱蒿、盐角草、枸杞,耐盐度都在2%以上。

  (2)通过选用11 种植物作为实验植物,进行室内实验,测定其耐盐范围,结果表明:芦苇、黄花鸢尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬、碱蒿这6 种植物可归为重度耐盐植物;枸杞这1 种植物可归为中度耐盐植物;香蒲、水葱、水葫芦、美人蕉这4 种植物可归为轻度耐盐植物。因此,选定以上6 种重度耐盐植物进行人工湿地小试实验,测定其对氯离子的去除效果。

  (3)通过人工湿地小试实验,得出结论如下:芦苇、盐地碱蓬、碱蒿、黄花鸢尾、盐角草、大米草6 种植物对高盐废水中氯离子的去除,停留时间一般在第4 d时可达到平衡,植物对氯离子的去除效果为:芦苇盐地碱篷碱蒿黄花鸢尾盐角草大米草。芦苇、盐地碱篷、世外桃园藏宝图6cccc。碱蒿这3 种植物去除氯离子效果明显好于黄花鸢尾、盐角草、大米草。

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