人工湿地除磷研究进展(2)

最小（分别为.(&12、.(032）；不同的基质有不同的解吸率，只要措施得当，可以调控基质中磷的解吸。高超

-1，-3］研究指出：磷的吸持饱和度（!45，67898:"88%;)7%<)7%"=<<>6=">6#%?）是基质磷素水平和基质固磷能力等［

的综合指标，反映基质中的磷进入液相的难易程度，可以作为评价水@土界面磷迁移能力的重要指标。

基质除磷受环境因素影响显著。湿地基质中的氧化还原电位对基质除磷效果有着很大的影响。例如，在还原环境中，A80B被还原成A8-B，从而使与之结合的磷化合物溶解度升高，导致磷的释放。植物的输氧作用所形成的好氧环境也会促进湿地基质对磷吸附、沉淀、蓄积稳定，这也是种植植物的系统能够有比较好的除磷

-C/-+］。效果的一个重要原因［

-C］磷的去除效果对水力负荷的变化十分敏感，在湿地基质吸附交换达到平衡后，去除效果明显下降［。然

&3］。而，已有研究表明湿地基质在经过一段时间“休息”再与空气接触，可以恢复’12左右的蓄磷能力［

D?9"8>等采用钙硅石作为湿地生态系统的基质用于去除二级废水中可溶解的磷，发现基质的作用与停留时

-,］间有关，当停留时间大于1.7，出水中可溶解磷的浓度才能低且稳定［。

E%<7#认为基质有机质含量会抑制磷的吸附，表现为：!有机质堵塞吸附点，"有机质阴离子和磷竞争吸0.］0&］附点［。徐德福研究表明：在湿地基质中添加有机物，会使)*值改变，磷去除率下降［。但是也存在不同的观点：5>?F>G认为一些土壤中的有机质可以增加磷的吸附能力，有机质与土壤中的三氧化二铁、三氧化二铝

0-］结合，给磷的吸附提供了一个活跃的表面［。

$#湿地植物除磷的作用机制

植物在人工湿地净化污水的过程中起着重要作用，可分为直接净化作用和间接净化作用。直接净化作用

00］是指植物通过吸收、吸附和富集等作用直接去除污水中污染物［。间接净化作用是指植物根茎输送氧气，增

强和维持基质的水力传输，影响水力停留时间；而且根系巨大的表面积会附着大量微生物，根际会创造利于各

01，03］。种微生物生长的微环境［

$(!#植物直接净化作用

学术界对植物直接净化磷的能力，目前存在两种不同的看法。一些学者认为：不同的植物除磷效果差别

0C/10］很大，选择合适的植物，在恰当的时间收割，既能有效除磷又有经济价值［；但是也有一些学者认为：植物

-’，11/1C］的作用主要是间接作用，收割只能去除磷素的32，并且会影响湿地内水流状况及输氧、脱氮能力［。

$($#植物间接净化作用

1’］由于构筑湿地内部的水力学特征影响污染物质转移，从而直接影响污水净化效果［，为此许多学者研究

1+/3&］了［人工湿地内的水力学特征及其对污水净化效果的影响规律，结果表明：湿地植物根系所造成的物理学和生物学上的效应是影响水力学特征的主要原因，污水在湿地内部的停留时间长短将直接影响其净化效果。

但是关于植物对水力停留时间的影响，学术界存在分歧。一般认为：种植植物有利于出水，效果明显好于不种

!"，!#］$%］。但是吴振斌等人［研究表明：在负荷高的情况下，湿地植物的根系过度生长，使得湿地内部孔植植物［

隙度下降，沙粒板结而水流不畅导致出水速率变慢，影响处理效果。而解决湿地供氧问题，最好的办法就是选择输氧能力强的植物，即根系发达的植物，这就使得在湿地运行时，要合理选用植物，得出最佳的水力负荷与植物耕作密度，及水力停留时间的关系。

植物和微生物的作用是相互的，植物的根系及其根际分泌物，能为微生物的生长提供营养及场所，为此一

!$］。但是有关植物根际微环境在湿些学者研究了不同的植物根际分泌物与微生物的关系，来选取湿地植物［

地中的作用机理及其影响因素，目前为止尚不清楚。

!"湿地微生物除磷的作用机制

进入构筑湿地系统中的含磷化合物主要包括颗粒磷、溶解有机磷和无机磷酸盐。无机磷化合物的溶解性改变，有机磷化合物的分解矿化，无机磷的氧化、还原都需要磷细菌等微生物的生物化学反应及酶的催化来实

!!］!*］。&’()等［的研究表明：微生物死亡后其体内吸附的磷几乎全部迅速分解释放，回到水体当中，所以施［

一般认为微生物的活动与总磷的去除效率之间并无显著相关，但是有机磷酶促水解无机化，却是人工湿地系

!%］。在好氧和厌氧条件下，磷细菌能将有机磷化合物转统中磷被基质吸附沉淀和植物吸收利用的关键一步［

化为简单的可供植物及微生物吸收的磷化物，并在厌氧条件下提供短链的挥发性脂肪酸，有研究表明：聚磷菌一般可直接利用的物质主要为短链挥发性脂肪酸，其它物质则需要转化为短链挥发性脂肪酸后才能被

!+，!,］。利用［

微生物的作用，尤其是好氧微生物，依赖于氧气的供给。而传统上的认识：湿地植物具有天然曝气机的功能；但已有实践和研究表明：从植物根部渗透的少量氧气相对于城市污水在实际负荷所需要的氧气来说是微

*-，*.］。因此，对于植物/微生物耦合作用的研究还存在较多机理上的空白。不足道的［

#"湿地运行过程中的除磷问题

大量研究表明：湿地实际运行中磷的去除也存在不少问题。首先，涉及到磷的去除量基本上以去除率的形式加以报道，然而许多研究中进水的磷浓度很低，故去除少量的磷却表现为较大的去除率；第"个问题，新建人工湿地的磷去除数据不能代表长期运行后的湿地，新建湿地植物的吸磷量大于长时间运行的湿地植物，而且，长时间运行湿地的植物在枯死后将吸收的磷重新释放至湿地，另外新建湿地的基质具有较大的磷吸附

*"，*#］容量，而经过.0"’的运行，湿地基质已几乎饱和［；第#个问题，湿地除磷受温度、季节影响很大，在春季

和夏季，植物生长迅速，生物量增加，对磷的吸收加快，出水中磷含量减少，而在秋季植物枯萎后，吸收速度放

"-］。慢，冬季死亡的植株会释放磷到湿地中，致使出水磷含量上升，无机磷含量甚至高于进水［

$"结论与展望

综上所述，人工湿地除磷主要依赖湿地基质、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用，通过一系列复杂的物理、化学以及生物的途径，实现磷素去除的目的。

45#3、6’"3的基质通过吸附和沉淀反应有很好的除磷效果。大量湿地基质的除磷作用最大，富含12#3、

45#3、6’"3的基质（钢渣）具有显著地的除磷效果，但限于材料自身的特性，不能实际应用。探索的富含12#3、

不同基质的组合除磷作用是今后湿地基质研究的热点，此外，深入研究基质中磷素解析释放，也是今后需要重点开展的工作。

植物和微生物的耦合作用也是湿地除磷的一个重要机制。虽然植物和微生物单独作用对磷直接去除贡献率很小，但其协同作用可以通过影响湿地水运输方式、供氧能力的方式改变湿地中磷素的赋存形态，从而促进磷素去除。深入研究植物和微生物的耦合作用，查明植物根茎密度与水力负荷及停留时间的关系，揭示植物根际微环境的作用机理及其影响因素，可以为优化湿地植物选择和种植方式提供理论依据。

人工湿地污水处理技术是一种生态技术，应首先强调其生态功能，其次是净化功能，过度追求湿地除磷能力，可能会造成新建湿地快速失去生态服务功能，最终导致湿地系统瘫痪。湿地运行 …… 此处隐藏：3125字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……