陳坤 ，趙聰芳 ，李裕元*，李希，劉銘羽，呂殿青 ，吳金水

（1. 湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南 長沙 410081；2. 中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實驗室，湖南 長沙 410125；3. 江蘇理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 常州 213001）

磷是水體富營養(yǎng)化的主要誘導(dǎo)因素，我國一些湖庫水體磷素超標(biāo)問題已經(jīng)成為當(dāng)前水質(zhì)惡化的主要原因和治理難點(diǎn)[1-3]，磷的控制對于治理水體富營養(yǎng)化問題具有重要意義[4]。近年來，農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為我國環(huán)境污染的主要來源，尤其是畜禽養(yǎng)殖業(yè)對農(nóng)業(yè)面源污染磷負(fù)荷的貢獻(xiàn)率已經(jīng)高達(dá)37.9%[5]，因此對畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染的控制已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)面源污染治理的重中之重。在現(xiàn)行常用的工程化污水處理技術(shù)中，一般是采用吸附材料直接吸附[6-7]或采用活性污泥法[8]通過聚磷菌超量富集水體中的磷素，從而實現(xiàn)對廢水磷素的去除和污水處理的達(dá)標(biāo)排放，該類技術(shù)具有占地少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是工程建設(shè)和運(yùn)行成本相對較高，廢水中的磷素資源也未得到有效利用，因此不符合當(dāng)前以“環(huán)境友好和資源節(jié)約”為主要目標(biāo)的生態(tài)治理方向[9]。

湖南省是傳統(tǒng)的養(yǎng)豬大省，《中國統(tǒng)計摘要-2019》中表明2019年湖南省生豬出欄規(guī)模在全國排名前三。當(dāng)?shù)厝罕娨灿虚L期養(yǎng)豬傳統(tǒng)，少則幾十頭，多則上百頭[10]。因此，在該地區(qū)開展養(yǎng)殖廢水治理研究具有重要的實踐指導(dǎo)意義。近年來中科院亞熱帶所相關(guān)研究人員研發(fā)的利用浮水植物綠狐尾藻（Myriophyllum elatinoides）構(gòu)建高效人工濕地處理養(yǎng)殖廢水的技術(shù)，對去除養(yǎng)殖廢水中的磷酸鹽具有顯著效果及可資源化利用的顯著優(yōu)勢[11-12]。但大規(guī)模養(yǎng)殖場排放的養(yǎng)殖廢水中磷酸鹽濃度較高，總磷酸鹽（TP）濃度高達(dá)20～350 mg/L[13]，在很大程度上會超出濕地一般水生植物的耐受范圍[14]，因此對高負(fù)荷養(yǎng)殖廢水做適當(dāng)處理以降低污染物的濃度，使其能適應(yīng)于人工濕地植物的正常生長，是實現(xiàn)養(yǎng)殖廢水生態(tài)治理和確保穩(wěn)定處理效果的重要前提[15]。基于此，本文選取南北方常見的農(nóng)作物秸稈麥秸、玉米稈、稻草作為生物基質(zhì)材料，探討低成本的生物基質(zhì)處理系統(tǒng)對高負(fù)荷養(yǎng)殖廢水的處理效果，以期為高負(fù)荷養(yǎng)殖廢水高效生態(tài)處理技術(shù)的進(jìn)一步完善提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗區(qū)位于湖南省長沙縣金井鎮(zhèn)脫甲村的中國科學(xué)院長沙農(nóng)業(yè)環(huán)境觀測站（112°56'～113°30'E、27°55'～28°40'N），區(qū)內(nèi)為典型亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.5 ℃，最高氣溫40.1 ℃，最低氣溫-5.2 ℃[10]，區(qū)內(nèi)年平均降水量1 200～1 500 mm，且降水主要集中于3～7月[16]。

1.2 試驗設(shè)計

本研究所用麥秸、玉米稈分別采購于河南開封與河南焦作，稻草取自中國科學(xué)院長沙農(nóng)業(yè)環(huán)境觀測研究站附近的農(nóng)田；所有秸稈先風(fēng)干處理后截成長約5～10 cm的小段備用，秸稈材料的基本理化性狀見表1。本研究所用養(yǎng)殖廢水均來自長沙縣白沙鄉(xiāng)大花養(yǎng)豬場，豬場欄舍面積約5 800 m2，年出欄生豬規(guī)模為3 000頭，廢水產(chǎn)生量約6 t/d，水質(zhì)有一定的波動性。試驗期間不同污染物濃度變化范圍依次為：化學(xué)需氧量（COD）1 652.33～2 015.29 mg/L、總氮（TN）581.37～877.65 mg/L、氨氮334.50～683.89 mg/L、總磷（TP）75.14～121.62 mg/L、顆粒態(tài)磷（PP）24.63～83.25 mg/L、溶解態(tài)無機(jī)磷（DIP）26.87～47.35 mg/L、溶解態(tài)有機(jī)磷（DOP）2.96～11.73 mg/L。

表1 三種秸稈主要組成成分及含量（g/kg）Table 1 The main composition and content of three kinds of straw（g/kg）

本試驗通過小區(qū)定位試驗研究不同秸稈材料對養(yǎng)豬場廢水中磷素的去除效果。試驗設(shè)置麥秸、稻草、玉米稈與對照（不添加秸稈材料）共四個處理，每個處理三次重復(fù)。每個處理的基質(zhì)池均分為三級，由三個同等大小的水泥池（長×寬×深：100 cm×50 cm×70 cm）串聯(lián)組成，每個池內(nèi)（除對照處理外）填充12.5 kg（35.71 kg/m3）經(jīng)風(fēng)干并破碎處理的作物秸稈。養(yǎng)殖廢水經(jīng)蠕動泵從儲水池泵入第一級基質(zhì)池，再由水力推動向下逐級流動，經(jīng)過三級基質(zhì)池處理后的養(yǎng)殖廢水出水排入綠狐尾藻人工濕地。試驗小區(qū)（基質(zhì)池）布局與水力流向（折反式）見圖1，水力停留時間設(shè)置為7 d，進(jìn)水流量控制為 50 L/d，均采用連續(xù)進(jìn)水方式。

圖1 試驗小區(qū)布局（a）與水力流向（b）示意圖Fig. 1 Schematic diagram of test plot layout and hydraulic flow direction

1.3 樣品采集與分析

水樣的采集與測定：在基質(zhì)池進(jìn)水和每一級的出水口進(jìn)行水質(zhì)采樣和監(jiān)測，采樣點(diǎn)位于水面下20 cm左右，每個采樣點(diǎn)各采集約100 mL水樣，直接帶回實驗室進(jìn)行預(yù)處理，其中50 mL水樣經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾后用于溶解態(tài)總磷（DTP）和溶解態(tài)無機(jī)磷（DIP）測定；另外50 mL未經(jīng)過濾的水樣用于TP的測定。經(jīng)處理后水樣一般直接進(jìn)行化學(xué)分析，不能及時分析的樣品，放入-18 ℃冰箱中保存。其中TP、DTP濃度采用過硫酸鉀消解—鉬銻抗顯色—紫外分光光度法測定（紫外/可見分光光度計，UV2450，日本島津公司，下同），DIP濃度直接用鉬銻抗顯色—紫外分光光度法測定[17]。用差減法計算懸浮顆粒態(tài)磷（PP）、溶解態(tài)有機(jī)磷（DOP）的濃度[18]，具體計算方法見公式1和公式2。

式中：PP為顆粒態(tài)磷，TP為總磷，DTP為溶解態(tài)總磷，DOP為溶解態(tài)有機(jī)磷，DIP為溶解態(tài)無機(jī)磷，單位均為mg/L。

此外，進(jìn)水和每一級收集后的瞬時出水水樣的pH值、氧化還原電位Eh、溶解氧DO、水體溫度T均采用便攜式水質(zhì)檢測儀（Hq40D，美國哈希公司）現(xiàn)場測定。采樣時間為2018年10月—2019年3月，每間隔10 d采樣一次，每次采集進(jìn)水口和各處理三級基質(zhì)池出水口水樣，包括3次重復(fù)處理，共37個樣品。半年時間共計采樣19次，合計采集分析了703個水質(zhì)樣品。

底泥沉淀物的采集與測定：試驗期（6個月）結(jié)束后用底泥采樣器對四種處理下三級基質(zhì)池的各級分別采集池底沉淀物（包括每種處理的三個重復(fù)），底泥采樣器的固定半徑為2.5 cm，每次采集樣品250 mL，冷凍干燥后測定干重。干燥后的樣品經(jīng)研磨、過篩（60目），用于測定沉淀中總磷（TPS）和無機(jī)磷（TPSI）含量。TPS和TPSI含量采用SMT法[19]測定，沉淀有機(jī)磷（TPSO）用差減法計算得到，具體計算方法見公式3。

式中：TPSO為沉淀有機(jī)磷（g/kg）；TPS為沉淀總磷（g/kg）；TPSI為沉淀無機(jī)磷（g/kg）。

水中污染物去除率r（%）、沉淀磷素總量M計算公式如下：

式中：C1為進(jìn)水濃度（mg/L）；C2為出水濃度（mg/L）；C0為沉淀干樣中磷素含量（g/kg）；M0為沉淀樣品干重（g）；S1為基質(zhì)池底面積（m2）；S0為采樣器底面積（m2）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

文中所列數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)試驗平均值，采用Excel 2010軟件進(jìn)行圖表處理分析，Origin 2019作圖，并用SPSS 20.0進(jìn)行one-way ANOVA單因素方差分析，在檢驗水平P<0.05下分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)材料對養(yǎng)豬廢水磷素的去除效果

2.1.1 不同基質(zhì)材料處理后磷素濃度的變化 養(yǎng)豬場廢水污染物濃度有一定的波動性，試驗期內(nèi)進(jìn)水總磷平均濃度為98.38 mg/L，經(jīng)基質(zhì)池處理后（含對照）均有較大幅度的降低，其中以添加不同秸稈處理的效果最為顯著（P<0.05），出水TP濃度總體上均在65 mg/L以下，均降至了綠狐尾藻人工濕地的耐受范圍之內(nèi)（＜73 mg/L）。顆粒態(tài)磷（PP）等其他各形態(tài)磷的變化趨勢與TP基本一致（見表2）。從三種秸稈的比較來看，總體處理效果（TP）變化順序為：麥秸>玉米稈>稻草，但是不同秸稈材料對各形態(tài)磷的處理效果總體上無顯著差異（P>0.05）。

表2 不同處理下各形態(tài)磷的進(jìn)出水濃度（mg/L）Table 2 The concentrations of different phosphorus forms in the in- and out-put wastewater（mg/L）

2.1.2 不同基質(zhì)材料磷去除效果變化特征 對TP、DIP去除率的分析結(jié)果表明，麥秸、玉米稈、稻草對TP的平均去除率分別為43.6%、40.7%、35.7%，對DIP的平均去除率分別為36.2%、35.3%、34.5%，而對照處理對TP和DIP的平均去除率僅為13.8%和10.8%（見圖2、圖3）。對TP和DIP去除效率的排序為：麥秸>玉米稈>稻草>對照。從時間動態(tài)看，秸稈材料基質(zhì)池對TP和DIP去除效果的變化略有差異，其中TP去除率在試驗初期表現(xiàn)為升高，去除率最高可達(dá)50.9%，試驗進(jìn)行40～60 d后TP去除率開始緩慢降低并逐步趨穩(wěn)的變化趨勢，最低為27.3%；而DIP去除率的變化趨勢表現(xiàn)為前40 d之內(nèi)快速降低、40～60 d后緩慢降低并逐步趨穩(wěn)的表現(xiàn)態(tài)勢；去除率最高可達(dá)56.4%，最低為25.8%。

圖2 基質(zhì)池TP進(jìn)出水濃度及去除率動態(tài)變化Fig. 2 Dynamic changes in the inlet and outlet TP concentrations and removal efficiency in the matrix pool

圖3 基質(zhì)池DIP進(jìn)出水濃度及去除率動態(tài)變化Fig. 3 Dynamic changes in the inlet and outlet DIP concentrations and removal efficiency in the matrix pool

生物基質(zhì)處理系統(tǒng)中廢水的顆粒態(tài)磷（PP）含量范圍為24.63～83.25 mg/L，均值為53.94 mg/L，各處理在一級池、二級池和三級基質(zhì)池中去除P占TP的平均比例分別為53.8%、50.4%、43.8%。溶解態(tài)無機(jī)磷（DIP）含量范圍為26.87～47.35 mg/L，均值為37.11 mg/L，在一級、二級和三級基質(zhì)池中去除P分別占總磷的37.9%、42.1%、48.5%。溶解態(tài)有機(jī)磷（DOP）含量范圍為2.96～11.73 mg/L，均值為7.57 mg/L，在一級、二級和三級基質(zhì)池中分別占總磷的7.1%、7.2%、7.6%。表明PP占TP的比例隨水流方向而逐漸降低，而DIP占TP的比例隨水流方向而逐漸升高，DOP在各級之間無顯著變化。對各形態(tài)磷素的逐級去除效率分析表明，各級對除磷均有明顯效果，一級基質(zhì)池、二級基質(zhì)池、三級基質(zhì)池對TP的去除率分別為4.3%～20.0%、5.4%～16.4%、3.6%～10.2%，對DIP的平均去除率分別為3.3%～18.7%、4.6%～13.4%、2.0%～10.2%。結(jié)果表明除對照以外，總體上生物基質(zhì)處理系統(tǒng)第一、二級的除磷效率較高，第三級相對較低（見圖4）。

2.2 生物基質(zhì)處理系統(tǒng)磷的去向

生物基質(zhì)處理系統(tǒng)對試驗期內(nèi)（6個月）不同處理磷去除負(fù)荷的計算結(jié)果表明，麥秸、玉米稈、稻草及對照處理對磷的總?cè)コ浚ㄘ?fù)荷）分別為396.27 g、371.25 g、324.37 g、124.38 g，共1 216.27 g，其中PP去除量占比為51.0%～60.3%，為主要部分，其次為DIP，占比為28.9%～38.5%，DOP占比最低，為7.72%～20.12%（見表3），表明生物基質(zhì)處理系統(tǒng)去除的磷主要以顆粒態(tài)磷為主。在試驗期末，測得的麥秸、玉米稈、稻草及對照處理中沉淀的磷素總量為68.68～224.44 g，占生物基質(zhì)處理系統(tǒng)磷總?cè)コ康?2.4%～56.9%（平均55.3%）。三種秸稈材料處理底泥的沉淀總量顯著高于對照處理，但不同秸稈材料處理之間總體上無顯著差異（P>0.05）。從底泥沉淀磷的化學(xué)組分來看，無機(jī)磷占沉淀總磷的比例均在80%以上，尤其以稻草處理無機(jī)磷占比最高，為94.5%（見表3）。因此，生物基質(zhì)處理系統(tǒng)對P的去除主要以無機(jī)磷在底泥中的沉淀為主要去向，一般占總?cè)コ?fù)荷的50%以上。此外，秸稈本身會帶入少量的磷，根據(jù)秸稈磷素含量（見表1）和實際秸稈用量（12.5 kg）計算可知，各處理秸稈帶入的磷量分別為30.62 g（麥秸）、13.12 g（玉米稈）、15.62 g（稻草），占試驗期內(nèi)（6個月）基質(zhì)池系統(tǒng)總輸入TP的比例分別為3.4%、1.4%和1.7%，影響不大，故在本文計算中忽略不計。

圖4 基質(zhì)池對不同形態(tài)磷素去除效率的分級特征Fig. 4 Hierarchical characteristics of P removal efficiency for different P forms in the matrix pools

表3 試驗期生物基質(zhì)處理系統(tǒng)磷去向特征比較Table 3 Comparison of phosphorus fate characteristics in biomatrix treatment system during the experimental period

2.3 水環(huán)境因子對磷去除率的影響

對生物基質(zhì)處理系統(tǒng)水環(huán)境因子的觀測結(jié)果表明，試驗期內(nèi)養(yǎng)殖廢水在生物基質(zhì)處理系統(tǒng)中pH變化范圍為7.02～8.17，總體呈弱堿性環(huán)境；Eh和DO的變化范圍分別為-34.5～-7.75 mV和0.01～0.24 mg/L，兩者在基質(zhì)池不同梯級間均表現(xiàn)為三級>二級>一級。對不同形態(tài)磷去除率與水環(huán)境因子的Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明（表4），TP、PP和DOP的去除率與水環(huán)境因子均無顯著相關(guān)性（P>0.05），DIP去除率與水體溫度（T）呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與pH呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），但其與Eh、DO也無顯著相關(guān)性（P>0.05），表明生物基質(zhì)處理系統(tǒng)中只有DIP的轉(zhuǎn)化去除會受到水體溫度和水體pH的顯著影響，而PP和DOP等形態(tài)磷素的轉(zhuǎn)化受水環(huán)境因素的影響相對較小。

3 討論

3.1 不同生物基質(zhì)材料的除磷效果

連續(xù)6個月的觀測結(jié)果表明，添加麥秸、玉米稈、稻草三種生物基質(zhì)材料均可不同程度地去除養(yǎng)殖廢水中的各形態(tài)磷素，總體處理效果（TP）的變化順序為：麥秸>玉米稈>稻草，總?cè)コ蔬_(dá)到35.7%～43.6%（見表2），出水水質(zhì)得到明顯改善，總磷（TP）濃度降至綠狐尾藻生態(tài)濕地的耐受范圍之內(nèi)（<73 mg/L），基質(zhì)處理技術(shù)作為前處理技術(shù)，有利于下游生態(tài)濕地對廢水的進(jìn)一步生態(tài)處理。雖然生物基質(zhì)處理系統(tǒng)對TP的去除率比采用一般的工程化處理技術(shù)的去除率[20-21]相對偏低，但本研究中基質(zhì)處理系統(tǒng)出水中大部分的磷（56.4%～64.3%）可以通過基質(zhì)池出水直接流入濕地系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的生態(tài)處理，部分可轉(zhuǎn)化為植物生物質(zhì)，同時濕地生長的綠狐尾藻再經(jīng)過進(jìn)一步的加工處理可作為動物飼料，從而實現(xiàn)養(yǎng)殖廢水中磷素的資源化利用[14]，符合國家當(dāng)前對農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的發(fā)展方向，因此該技術(shù)有較強(qiáng)的實用性。

表4 各形態(tài)磷去除率與水體理化指標(biāo)的相關(guān)性Table 4 Correlation between phosphorus removal rate and physicochemical parameters in water

3.2 生物基質(zhì)材料補(bǔ)充周期

不同秸稈總磷（TP）去除率的變化有一定的差異，但均具有明顯的階段性，具體表現(xiàn)為先升高再緩慢降低并逐步趨穩(wěn)的變化趨勢（見圖3）。其原因可能在于生物基質(zhì)處理系統(tǒng)運(yùn)行初期基質(zhì)材料表面的微生物需要一定階段的馴化過程。劉銘羽等[15]的研究表明，該馴化階段需要約21～35 d時間，隨后TP去除率逐漸升高。而在系統(tǒng)運(yùn)行一段時間以后（本試驗為90～120 d），由于秸稈材料的主要成份纖維素和半纖維素（見表1）逐步被微生物降解，材料本身對磷素的吸附容量也逐漸飽和，因此系統(tǒng)對P的去除率也隨之出現(xiàn)了明顯的降低。此時，需要對秸稈材料進(jìn)行補(bǔ)充。因此根據(jù)生物基質(zhì)系統(tǒng)對總磷去除率的時間動態(tài)變化，建議稻草和麥秸的補(bǔ)充周期為90 d，而玉米稈的補(bǔ)充周期為120 d。

不同秸稈對磷素去除率的差異與秸稈的物質(zhì)組成成分有一定的關(guān)系，盡管三種秸稈主要構(gòu)成成分木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量的差異并不十分明顯（見表1），但是本課題組的前期研究結(jié)果表明，玉米稈細(xì)胞壁的木質(zhì)化程度相對較高，耐分解能力較強(qiáng)，微生物的繁殖與纖維素的分解需要更長的時間[15]。本試驗秸稈補(bǔ)充周期與劉銘羽等[15]的試驗結(jié)果（150 d）相比也縮短約30 d左右，同時對比其TP去除效率（33.3%）則有所提高，這可能與添加的作物秸稈形態(tài)有一定關(guān)系，本試驗將基質(zhì)材料進(jìn)行了適當(dāng)?shù)钠扑樘幚恚ㄈ拷財酁?～10 cm長的小段），而劉銘羽等[15]的試驗利用的是整株秸稈材料，未經(jīng)破碎。由此可見增加基質(zhì)材料的粉碎度會增加其與養(yǎng)殖廢水的接觸面積，因而也相應(yīng)地能在一定程度上提高TP的去除效率，這與張文藝等[22]和龐小平等[23]采用其他吸附材料的試驗結(jié)果基本一致，其作用機(jī)制主要在于秸稈破碎度增加以后，微生物對秸稈的分解速度有所加快，但是破碎度顯然會縮短秸稈材料作用的時間周期。

3.3 生物基質(zhì)處理系統(tǒng)除磷機(jī)制分析

基質(zhì)處理系統(tǒng)對磷素的去除是基質(zhì)材料過濾吸附及沉淀等綜合作用的結(jié)果[6,24]。對于廢水中不同形態(tài)的磷素，其去除效果和去除機(jī)制也有所不同[25]。本試驗結(jié)果表明，生物基質(zhì)處理系統(tǒng)對磷的去除主要以顆粒態(tài)磷（PP）在系統(tǒng)內(nèi)的沉淀為主，占51.0%～60.3%，在沉淀的底泥中，磷的主要存在形態(tài)為無機(jī)磷（80.1%～94.5%，見表3），且有機(jī)磷在沉淀中占比隨基質(zhì)池梯級增加而減小。由于顆粒態(tài)磷（PP）在水體中存在的形態(tài)粒徑不一，密度也存在差異，因此會有部分PP在養(yǎng)殖廢水中以懸浮固體（SS）的形態(tài)存在[26]，或隨水流方向進(jìn)入下游濕地系統(tǒng)。生物基質(zhì)處理系統(tǒng)中PP的去除主要通過秸稈材料對PP的物理截留為主，養(yǎng)殖廢水剛進(jìn)入基質(zhì)池時懸浮物較多，被秸稈截留后產(chǎn)生沉降，形成沉淀，試驗結(jié)果中PP的去除以一、二級效果最好，第三級相對較低（見圖4），這也進(jìn)一步印證了對這一主導(dǎo)去除機(jī)制的推斷。

溶解態(tài)無機(jī)磷（DIP）去除率的變化與TP明顯不同，DIP去除效果的動態(tài)變化表現(xiàn)為前期較高而后持續(xù)降低的變化態(tài)勢（見圖4），表明前期生物基質(zhì)處理系統(tǒng)的物理吸附與秸稈表面的金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成磷酸鹽沉淀[27]是磷素去除的主要機(jī)制。同時微生物在分解秸稈過程中對DIP的利用也是DIP去除的一個重要方面[28]。此外，由于水溫也對微生物的活動有重要影響[29]，試驗前期（10月份）水體溫度較高、微生物活性強(qiáng)可能也是DIP去除率在初期較高的重要原因。郭夏麗等[30]的研究也表明，厭氧生物除磷的最適溫度為35 ℃，所以冬季溫度降低時，微生物生長代謝活動降低，去除效果因而會有所減弱。

溶解態(tài)有機(jī)磷（DOP）在生物基質(zhì)處理系統(tǒng)中濃度相對較低，在各級基質(zhì)處理系統(tǒng)中占比均為7%左右，變化不大，表明在短期內(nèi)（水力停留時間為7 d）廢水中有機(jī)磷的礦化作用不是生物基質(zhì)處理系統(tǒng)磷轉(zhuǎn)化的主要方面。

4 結(jié)論

三種秸稈材料對總磷（TP）和溶解態(tài)無機(jī)磷（DIP）去除效果變化順序為麥秸>玉米稈>稻草，去除率平均可達(dá)40.1%和35.9%，出水的TP和DIP平均濃度分別降至54.35～62.35 mg/L和22.68～23.25 mg/L，達(dá)到一般生態(tài)濕地水生植物的耐受范圍。DIP去除率與水體溫度（T）及pH呈顯著正相關(guān)（P<0.05），而TP、PP、DOP去除率與水環(huán)境因子的相關(guān)性均不顯著（P>0.05）。

生物基質(zhì)處理系統(tǒng)對磷的去除以顆粒態(tài)磷(PP)的沉淀為主，占TP去除的比例為51.0%～60.3%。在底泥沉淀中P的主要存在形態(tài)為無機(jī)磷（80.1%～94.5%）。

三種作物秸稈對磷素的去除能力有一定的差異，當(dāng)系統(tǒng)對磷素的去除率顯著下降時，需要對系統(tǒng)內(nèi)的秸稈材料進(jìn)行補(bǔ)充，建議稻草和麥秸的補(bǔ)充周期為90 d，而玉米稈的補(bǔ)充周期為120 d。增加基質(zhì)材料破碎度也能在一定程度上提高TP的去除效率，但是會縮短秸稈材料作用的時間周期。