活性基质强化人工水培湿地系统净化景观水体的试验

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1、活性基质强化人工水培湿地系统净化景观水体的试验指导老师：李春杰小组成员：孟莎覃宇汤瑜阎昌云张伟吉宏坤实验目的1、了解湖泊河流等水体富营养化的实验背景，加深对我国自然水体污染现状的认识。2、了解人工湿地系统的相关知识，掌握人工水培湿地系统的搭建和运作技术，尤其是人工水培湿地中活性基质的铺设技术。3、掌握水培植物的育苗栽种技术，掌握有关水培植物的具体水培技术。4、熟悉并熟练掌握测定水体各项指标的能力，掌握分析实验结果的能力。实验原理2洱海地跨大理市、洱源县，属澜沧江水系。流域面积2565km,流域总人口达60多万,是大理人

2、民的生命之源，也是大理州赖以生存和发展的基础。随着湖区人口的增加和区域经济实力的增强，增大了对湖泊和流域自然资源开发利用的深度和广度，环境问题也呈日益显现。目前，富营养化、蓝藻爆发、鱼类骤减，时刻威胁着洱海的自然生态平衡。洱海的主要水源来自北部，而罗时江入湖河道占洱海流域污染总量的70%以上。要治理洱海的自然生态1环境失衡的问题，首先得从源头抓起。人工湿地是个完整的生态系统，它由水体、基质、水生植物和微生物四个基本组成要素构成。人工湿地能利用基质、微生物、植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的协同作用，通过土壤吸附、

3、植物吸收、生物降解来实现对废水的高效净化，实现废水的资源化与无2害化，是一种生态治理污水的方法。本实验的处理对象是模拟罗时江的入湖河水，主要污染为氨氮、磷等，水体为地表V类水。其中磷浓度为0.13～0.15mg/L,氨氮浓度为2mg/L。因此选择填料方面选择对氮磷去除效果好的材料。天然沸石是一种无机离子交换材料．对水体中的重金属离子以及氨氮具有良好的交换能力，同时，沸石带负电荷的骨架使它的表面具有极性，对有机极性小分子具有良好的吸附性能日。其内表面有很大的孔穴，可吸附并储存大量的分子，具有选择吸附和缔分性能及独特的离子

4、交换性能，因此其吸附量要比一般固体颗粒大得多。另外，天然沸石在我国资源丰3富、价格低廉，在水处理方面有着很好的应用前景。水化硅酸钙，白色，质轻，目前主要用作保温材料。硅酸钙保温材料是以氧化硅(石英砂粉、硅藻土等)，氧化钙(也有用消石灰、电石渣等)和增强纤维(如石棉、玻璃纤维等)为主要原料，目前也有将它用作富含磷溶液中的磷回收材料。磷酸根离子在水中的去除，主要是磷酸根离子与水体中的钙离子结合，以羟基磷酸钙晶体析出。向污染水体中投加水化硅酸钙。为羟基磷酸钙的析出，提供晶种，诱导水中的磷酸根离子与钙离子结合。以晶体形式析4出

5、，并附着在硅酸钙表面，从而达到除磷目的。本装置中采用空心菜作为水生植物。在考虑到温度和光照条件下，空心菜相对其他湿地植物，生长速度，生命力方面表现都很突出，作为夏季时段的湿地植物效果很好。同时可以通过多次收割，得到良好的经济回馈。实验步骤（一）人工水培系统的搭建和运行本研究采用另一种水平表面流人工湿地小试反应装置。其长度为110cm,高为45cm，宽度为40cm。水深为40cm,水面上架白色薄泡沫板，间隔为10cm×10cm扦插空心菜。装置分别记为HW1，HW2。装置简图如下：装置平面尺寸/m有效水深/m流态植物填料1

6、填料2水化硅酸钙HW11.1×0.40.4水平空心菜无粒径3～5cm沸石水化硅酸钙HW21.1×0.40.4水平空心菜粒径3～5cm粒径3～5cm反应器进水模拟罗时江入湖河水，并联进入2个人工湿地的反应装置。人工湿地试验装置采用BT100-100M型兰格泵控制进水量，全天24h连续运行。水力停留时间为2d，水力负2荷为500L/(m·d)。进水水流由蠕动泵控制流量，先进入水培水箱前的布水区。在布水区与水培区之间的挡板下部，分布有数排等间距小孔；水培区下部，根据实验要求填有的约1/2水深的填料1。进水从布水区经过小孔进入

7、水培区，而首先与填料1接触。水流经过水培区植物根部，越过水平堰溢流至填有填料2的区域。填料2区域下方出水一侧下方，同样分布有数排等间距小孔。水流最终由小孔流出，而后流出装置形成出水。（二）水培植物的培育首先将空心菜在育苗盘里进行育苗，取育苗盘三个，编号为P1#、P2#和P3#，每个育苗盘50个孔穴中每个孔穴分别播种4粒完好的空心菜，每个育苗盘中共计播种200粒种子，将3个育苗盘置于人工气候室中。设定温度为27°恒温，光照为4000lx。试验装置在2011年5月初启动，每隔24小时浇灌一次水，浇灌时以水完全浸透育苗基质并

8、在基质表面有蓄水不渗下为准，20天后移栽。（三）水样指标的测定在进水箱、以及装置HW1、HW2的水培箱、出水口处分别采取水样，每批共5个水样，每两天为一周期。其中，第一天在进水箱中采取进水水样，并于4℃下保存；第二天一次性取其他四个水样，从而与进水水样同时测定。测定前，采用0.22μm滤膜真空抽滤，得到澄清滤液，作为原始水样。3-