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【新闻】wsz1地埋式一体化污水处理设施机床设备

发布时间:2020-10-18 14:50:25 阅读: 来源:秋千厂家

wsz-1地埋式一体化污水处理设施

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生物炭粒径对人工湿地硝化及反硝化强度的影响  人工湿地中加入生物炭促进了基质的硝化强度,这与BERGLUND等[19]的研究结果相一致,即通过对欧洲赤松地区土壤进行室内培养发现,生物炭的添加可以促进土壤的硝化强度;ULYETT等[20]也认为,生物炭能增加土壤的硝化能力。随着生物炭粒径的增加,人工湿地基质硝化强度增加(图2)。SHAMIM等报道,在pH偏碱性的土壤中,且有足够多NH4+-N含量和良好的通气条件,NH4+-N可通过快速硝化转化为NO3?-N。因此,添加粒径大的生物炭导致基质有良好的通气条件,促进了基质的硝化强度。  人工湿地加入生物炭增加了人工湿地基质的反硝化强度。SHAMIM等报道,生物炭的微孔有利于反硝化细菌的生长,因此,加入生物炭后,基质反硝化强度增加与生物炭加入基质后反硝化细菌增加有关。然而当加入粒径大的生物炭后,人工湿地基质反硝化强度降低,如与人工湿地II相比,人工湿地III基质的平均反硝化强度下降了35.4%。MAAG等报道生物炭的微孔有利于反硝化细菌的栖息,提高反硝化强度,促进土壤中微孔中的N2O有利于还原为N2,但土壤中的大孔隙有利于土壤中的空气进入大气,使N2O直接进入大气,降低反硝化强度。因此,粒径大的生物炭降低了人工湿地基质的反硝化强度,与其加入人工湿地后,基质大孔隙增加不利于反硝化细菌的生长有关。  3.2 生物炭粒径对人工湿地基质NH4+-N和NO3?-N含量的影响

人工湿地加入生物炭后,基质NH4+-N含量下降。与人工湿地II相比,人工湿地III基质的平均NH4+-N含量下降了46.6%,说明随着粒径大的生物炭的加入,人工湿地基质NH4+-N含量下降。申卫博等[24]对生物炭的孔结构分析发现,生物炭具有多孔、比表面积大的特征,其中大孔可以通过氧气和有机质来改善土壤结构,为微生物提供了良好的栖息场所。因此,加入粒径大的生物炭有利于促进硝化反应(图2),从而使氨态氮转变为硝态氮,降低氨态氮含量。这与SHAMIM等[22]的研究结果相似,即在好氧条件下,NH4+-N能快速硝化形成NO3?-N。  加入生物炭后,人工湿地基质NO3?-N含量增加,然而与粒径小的生物炭相比,加入粗粒径的生物炭后,人工湿地基质NO3?-N含量下降,如与人工湿地II相比,人工湿地III基质的平均NO3?-N含量下降了51.1%。生物炭吸附NH4+-N,可阻止它转化为NH3[25]。靖彦等[26]发现,生物炭可以减少土壤中硝态氮的淋失。KNOWLES等[27]也认为土壤中加入生物炭能降低NO3?-N淋失。因此,人工湿地加入生物炭后基质硝态氮含量增加,其原因是生物炭降低了基质的硝态氮淋失,而加入粒径小的生物炭后基质NO3?-N含量高于加入粗粒径生物炭后基质NO3?-N含量,其原因与粒径小的生物炭表面积大对NH4+-N的吸附能力大或阻止NH4+-N转化为NH3有关。相关分析显示,硝态氮含量与反硝化强度呈显著正相关(P <0.05),其原因是硝态氮含量越高越有利于提高反硝化强度生物炭和泥鳅对人工湿地基质反硝化强度的影响  加入生物炭后,人工湿地表层和中层基质反硝化强度均显著增加(P < 0.05),3种人工湿地平均反硝化强度大小顺序为:人工湿地II >人工湿地III >人工湿地I(图3)。从图3也可以看出,随着生物炭粒径的增加,基质反硝化强度降低,即与粒径大的生物炭相比,粒径小的生物炭加入人工湿地后,有利于提高基质的反硝化强度,其主要原因是粒径小的生物炭孔隙率低,导致人工湿地基质中溶解氧含量低,有利于反硝化细菌的生长,从而增加了反硝化强度。除人工湿地II表层基质外,加入泥鳅后人工湿地基质反硝化强度均增加。未加泥鳅和加泥鳅后人工湿地中各基质层的反硝化强度变化  2.3 生物炭和泥鳅对人工湿地基质氨态氮含量的影响  在未加泥鳅的人工湿地中,与人工湿地I相比,人工湿地II和人工湿地III中基质平均氨态氮含量分别减少了14.25%和54.24%(图4(a));同样,在有泥鳅的人工湿地中,与人工湿地I相比,人工湿地II和人工湿地III中基质平均氨态氮含量也分别减少了26.86%和52.33%(图4(b))。说明人工湿地中加入生物炭降低了基质氨态氮含量,并且随着生物炭的粒径增大,基质中氨态氮含量降低幅度越大。对比图4(a)和(b)可以发现,在人工湿地I、人工湿地II和人工湿地III中分别加入泥鳅后,基质的平均氨态氮含量分别减少了17.99%、31.29%和12.53%,该结果表明泥鳅扰动也降低了人工湿地基质氨态氮含量。  2.4 生物炭和泥鳅对人工湿地基质硝态氮含量的影响  在未加泥鳅的人工湿地中,人工湿地II和人工湿地III分别比人工湿地I中基质的平均硝态氮含量增加了285.78%和88.61%(图5(a));同样,在加入泥鳅的人工湿地中,人工湿地II和人工湿地III比人工湿地I中基质的平均硝态氮含量增加了405.73%和129.76%(图5(b))。对比图5(a)和(b)可以发现,加入泥鳅后人工湿地I、人工湿地II和人工湿地III中基质平均硝态氮含量比未加泥鳅的人工湿地分别增加了248.74%、357.17%和324.83%。  2.5 生物炭和泥鳅对人工湿地中植物根系形态的影响  由表2可知,当泥鳅加入人工湿地后,数量有所降低,其原因是少数泥鳅初期不适应新环境,从而导致其死亡,但后期泥鳅均能在人工湿地中正常生长,且泥鳅的体长和重量均增加。人工湿地II和人工湿地III中泥鳅的体长和重量均高于人工湿地I,且重量增加比较显著。  添加生物炭和泥鳅均增加了人工湿地中植物的总根长和总根体积,其中人工湿地II中植物的总根长和总根体积增加最为明显(表3)。未添加泥鳅时,与人工湿地I相比,人工湿地II和III中植物总根长和总根体积分别增加了29.2%、12.3%和54.9%、44.5%。在加入泥鳅的人工湿地中,与人工湿地I相对比,人工湿地II和III中植物总根长和总根体积分别增加了143.0%、59.4%和111.5%、74.8%。当泥鳅加入人工湿地后,人工湿地I、人工湿地II和人工湿地III中湿地植物总根长分别增加了21.54%、128.57%和72.6%,同样地,总根体积分别增加了31.14%、79.03%和58.64%。该结果说明泥鳅扰动也促进了湿地植物根的生长,增加了总根长和总根体积。基质中氨态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3?-N)含量采用2 mol·L?1的氯化钾浸提,水杨酸分光光度法[15]和紫外分光光度法测定。基质硝化强度和反硝化强度参考贺锋等和郑仁宏等的方法,主要步骤如下。

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