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2.2废水流量对菖蒲(泥土+炭渣)人工湿地系统去除镉的影响
可知,菖蒲(泥土+炭渣)人工湿地系统对镉的去除率总体上看是随着废水流量的增大而不断降低。当废水流量为3~6L/d时,系统对镉的去除率较高,这可能是因为在处理初期,植物对重金属镉的去除贡献较小,而以泥土和炭渣组成的基质系统对废水有较好的过滤和吸附能力,所以在低流量下该系统能很好地去除废水中的镉。当流量由6L/d提高到9L/d时,系统镉去除率从99.63%突然下降到70.16%,这可能是因为随着流量的增加,系统中通入的镉的总量突然增大,Cd2+对植物的胁迫作用,严重影响植物的生长发育,微生物活性降低,系统对镉的去除率下降。当流量为9~15L/d时,随着流量的增大,植物对隔的去除率贡献减小,基质对隔的去除能力也减弱,所以整个系统对隔的去除率下降。
综合可以看出,在同种植物及相同的外界条件下,当废水流量较高时,以泥土+河沙为基质构建的人工湿地系统对镉的去除率明显高于以泥土+炭渣为基质构建的人工湿地系统。在废水流量为3~6L/d时,以泥土+河沙为基质的系统对镉的去除率和以泥土+炭渣为基质的系统对镉的去除率都在99%左右。这是因为在处理前期,人工湿地系统中的2种基质都有较好的吸附能力,所以在低流量下,2种系统都能很好地去除废水中的镉并且去除率的差距不大。当废水流量为9L/d时,以泥土+河沙为基质的系统对镉的去除率为93.95%,而以泥土+炭渣为基质的系统对镉的去除率为70.16%,前者比后者高出26.79%。这是因为在较高的废水流量下,在泥土+河沙为基质的菖蒲人工湿地系统中,菖蒲能够正常生长发育并提供微生物附着和形成菌落的场所,促进微生物群落的发育,且植物代谢产物和残体及溶解的有机碳又可给湿地中的硫酸还原菌和其他细菌提供食物源。而在泥土+炭渣为基质的菖蒲人工湿地系统中,炭渣本身含有的重金属比河沙本身多,炭渣对镉的活性表面比河沙小,从而使炭渣对镉的吸附能力比河沙对镉的吸附能力弱,植物受到Cd2+的毒害作用,导致植物对Cd2+的吸收能力减弱,同时微生物的活性也有所降低。所以泥土+河沙为基质的菖蒲人工湿地系统对煤矿废水中镉的去除效果要好于泥土+炭渣为基质的菖蒲人工湿地系统。
实验研究了不同基质、不同流量的情况下,菖蒲人工湿地对煤矿废水中镉的去除效果。实验结果表明:以泥土+河沙为基质构建的菖蒲人工湿地对镉的去除率最高可达100%,最低也为86.23%。以泥土+炭渣为基质构建的菖蒲人工湿地对镉的去除率最高也能达到99.63%,但随着废水流量的增大,系统对镉的去除率急剧下降,最低达到66.11%。因此,菖蒲(泥土+河沙)人工湿地系统比菖蒲(泥土+炭渣)人工湿地系统对煤矿废水中镉的净化能力强,其在对煤矿废水中镉的净化中具有广阔的应用前景。
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