论文部分内容阅读
人工湿地-微生物电化学系统(CW-BES)是一项新兴的同步污水处理与产能的生物技术,湿地植物作为CW-BES的核心组成之一,在污水处理和产能方面都发挥着重要的作用。本文以CW-BES中湿地植物为核心对象,研究典型湿地植物在污水净化以及电压环境下的生理变化和响应,为CW-BES实际应用中的植物筛选提供理论基础和参考。主要研究内容和结果如下: 1.以美人蕉、风车草、菖蒲、芦竹为研究对象,分别构建CW-MFC系统,比较了这四种不同植物在非生长季的产电性能以及生理生态变化。 结果表明: (1)仅以植物根系分泌物为碳源时(T=20-25℃),芦竹组相较于其他三种植物可获得最大的输出功率—12.824 mW/m2; (2)在外加碳源(污水)时(T=2-15℃),相较于风车草和菖蒲,芦竹和美人蕉组能获得较大的最大功率密度,分别为17.412 mW/m2、18.561 mW/m2。 (3)在试验后期,菖蒲枯萎死亡,而其他三种植物仍然存活着度过非生长季,但它们的生理指标发生了相应的变化—相对生长速率(RGR)及Fv/Fm有明显下降,脯氨酸和丙二醛含量有明显地积累; 2.将芦竹应用到CW-MEC系统中,通过施加不同大小的外加电压,研究了芦竹在同步污水处理和电压环境下的生理生态变化。 结果表明: (1)芦竹可承受的外加电压范围初步确定为1-3V,而5V外加电压会导致植物迅速枯萎死亡; (2)当外加电压为1-3V时,随着电压的增大,芦竹型CW-MEC系统的净化能力受到一定的影响—系统对污染物的去除率不与电压的大小成正比。外加电压为1V时,CODCr、NH4+-N的去除率达到最大值;外加电压为2V时,TN的去除率达到最大值; (3)当施加1-3V外加电压时,CW-MEC系统中芦竹的生长及生理生态指标变化不明显,且试验组与对照组(0V)之间均没有显著的差异性,从生理学角度证明1-3V的电压作用在芦竹的可承受范围之内。 综上,四种湿地植物中芦竹最适合应用到CW-BES中,其次是美人蕉,风车草,而菖蒲不太适合。在电压较小(<1V)的CW-MFC系统中,芦竹在仅依靠根系分泌物的情况下可获得最大的能量输出,与外加碳源情况下的产电量相当;且在更大外加电压(1-3V)的CW-MEC系统中,芦竹的生理生态变化受外加电压的影响较小。