植物碳源添加对人工湿地水质净化效果和温室气体排放的影响

作     者：苟永祥 郝庆菊 刘康乐 陈芳慧 王珣郦 江长胜 

作者机构：西南大学资源环境学院 西南大学创新创业学院 

出 版 物：《环境工程学报》 (Chinese Journal of Environmental Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(41977186) 重庆市大学生创新训练项目(S202310635103) 

主　　题：人工湿地 植物碳源 玉米芯 C/N 温室气体 

摘      要：人工湿地在处理低C/N污水时存在碳源缺乏而严重限制反硝化进行的问题。为了补充反硝化需要的碳源,选择稀碱加热后的玉米芯(下称玉米芯（预）)和普通玉米芯作为外加碳源引入湿地系统,开展了两个阶段的实验,分别为植物碳源预处理和不同碳源投加量（C/N=6、5、4）对人工湿地水质净化效果和温室气体排放的影响。第1阶段实验结果表明,人工湿地投加植物碳源后,会降低COD和NH4+-N的去除率,投加了玉米芯（预）和玉米芯的人工湿地出水COD值分别在19.25～25.97 mg·L-1和22.22～23.56 mg·L-1,COD平均去除率分别在82.61%～87.12%和84.22%～85.13%,NH4+-N的平均去除率分别在82.44%～92.53%和78.27%～92.86%,而对照组NH4+-N的平均去除率均在90%以上。投加碳源后,系统对NO3--N的平均去除率都在99%以上。植物碳源的添加并没有显著增加CH4的排放通量,但会明显增加N2O的排放通量（P0.05）。第2阶段实验结果表明,随着C/N的增加,出水COD值也逐渐增加,C/N=6、5、4的COD平均去除率分别为86.38%、88.76%和92.38%;C/N=6、5、4的出水NH4+-N质量浓度都极低,去除率均达99%以上,出水TN主要以NO3--N为主,C/N=6、5、4下的NO3--N平均去除率分别为62.75%、58.41%和47.70%;人工湿地N2O的排放通量随着C/N的增加而增加,而CH4的排放通量相比第1阶段均有所降低,C/N=6、5、4的人工湿地表现为CH4的弱源。以上研究结果表明植物碳源的添加提高了系统对氮素的去除,随着C/N的增加,系统对氮素的去除效率也在增加;但植物碳源的添加增加了温室气体N2O的排放,且N2O是综合GWP的主要贡献源,贡献率占90%以上。