人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展

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人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展马璐瑶1兰天2（1.云南大学建筑与规划学院，云南，昆明，650504）（2.河北工业大学土木与交通学院，天津，300401）【摘要】对于人工湿地来说，其作为一种高效、低耗的污水处理系统被较为广泛的应用到了不同类型的污水处理工作当中，不仅在有机污染物方面降解能力较强，且对于氮磷等也具有较好的去除效果。在木文中，将就人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展进行一定的研究。【关键词】人工湿地；脱氮除磷；效果与机理；研究进展；1.引言所谓人工湿地，即芦苇床系统以及构建湿地，是根据湿地生态系统中生化、物理反应间的协同作用对废水进行处理的系统类型。同自然湿地相比，该系统在具有较好湿地净化污水功能的同时也不会对环境产生影响，且非常利于工艺的应用对其进行管理以及控制，具有较好的应用价值。2.氮磷去除影响因素2.1基质对于人工湿地来说，其•有着较多类型的床体。而对于不同的床体结构来说，其在净化激励以及渗流能力方面也只有着较大的不同，并因此对湿地净化效果其有着较大的影响。如在砾石床湿地中，植物则可以通过根区效应氧传输作用的应用对硝化作用进行发挥，而在土壤系统中，虽然也具有根区效应，但土壤床由于自身空隙条件较差，则对根IX效应的氧传输产生了限制作用，并因此对硝化细菌的作用进行了抑制。根据垂直流机制配置方式可以了解到，根据大小对基质进行分层，所異有的去除效果十分有限，这是因为介质层过于厚密而对系统的气体交换产生了阻止的作用【1】。磷去除方面，沸石、白云石、石灰石以及矿渣、炉渣等都具有着较好的去除 效果，在以往人工湿地机制选择方面，更多的是对材料颗粒大小以及获得的容易程度进行选择，而在磷的去除能力方面存在着一定的忽视情况。实际上，对于不同基质来说，其在磷去除方面也存在着较大的差异情况，如果土壤中的铝以及铁氧化物含量较多，则很容易形成具奋较低溶解度的磷酸铝以及磯酸铁，并因此对土壤的去磷能力进行增强。而如果以砾石为填料，砾石中钙甚至会因不溶性磷酸钙的生成导致出现沉淀现象。在该种情况下，如何对基质进行较好的选择以此提升磷的去除效果则成为了非常重要的一项内容。经过相关研究了解到，沸石在氨氮方面具有更好的去除性能，不仅所具奋的吸附能力较强，且能够对氨氮进水中冲击负荷进行缓冲，而经过沸石-石灰石基质湿地系统的研究，则可以了解到两者在协同作用发挥的情况下，在氮磷方面具有更好的去除效果【2】。此外，基质在氮磷去除方面并不是无限制的，在达到一定程度之后，苏则会出现饱和现象。对此，则需要根据基质磷平衡浓度指标对系统是否饱和进行判定，并以此判断是否需要实现基质的更换以及系统的修整。在对基质进行选择时，需要选择具有较低水力抗性、且EPCO较低基质，并根据基质的最大值对其使用期限进行估算【3】。2.2水生植物在人工湿地中，水生植物可以说是非常重要的组成部分。在实际应用中，-其不仅将对污水中存在的营养物质进行直接的摄取，II能够自身泌氧功能的应用为微生物对有机物的转化提供非常适宜的环境条件，并可以将90%的氧传输到根系范围当中，在湿地净化方面扮演着非常重要的角色。经过质量衡算研究表明，以水稻为制备的浸灌系统，植被主要的作用就是对氮磷进行去除。在人工湿地中研宄中，湿地植物筛选可以说是非常重要的一项内容，植物种类的不同，对湿地也具有着不同的污水净化效果。在人工湿地中，芦苇可以说是最为常见的种类，不仅具有着较大的生物量，且根系以及径也较深。在近年来的相关研宄中，发现砾石床人工湿地中总氮的去除与植物的生物量呈线性关系，而在磷的去除方面却不存在该种关系。而在不同的生长期以及季节方面，苏对于氮 磷也具有着不同的吸收量【4】。2.3微生物在人工湿地中，微生物主要在有机物降解方面发挥着重要的作用。在氮去除方面，亚硝化细菌、反硝化细菌以及有氨化细菌具有着重要的作用。在人工湿地脱氮工作中，微生物反硝化可以说是非常重要的途径，芦苇和茭草床中，植物氮量吸收仅仅山*水总氮量的15%左右，冇机磷和磷酸盐沉淀磷主要是通过这些菌的协调作用转化为溶解的磷酸盐，从而被植物体吸收利用【5】。在人工湿地中，植物分泌物也将对嗜磷、氮细菌的生长产生促进作用，在对氮磷转化、释放进行促进的同时实现浄化效率的提升。对于冇植物的湿地系统，嗜磷、氮细菌同无植物的湿地系统相比具有更高的数量，且K根部细菌也更高，并因此对污水处理提供了更为充分的分解者。2.4外界因素2.4.1污水负荷性质对于间歇负荷来说，其在氮憐去除方面具奋推动的作用，如能够对湿地的周期干湿状态进行维持，则将冇效实现氮磷效率的提升。如果冇机负荷较高，异氧细菌在生长中则占据了更高的优势，对硝化细菌的生长产生了抑制作用，并对氮的去除产生了一定的影响。2.4.2重金属离子重金属离子也将对湿地功能产生影响，当湿地对矿山酸性废水进行处理时，在土壤重金属离子饱和的情况下，新增重金属离子则将以奋效态形式对湿地微生物群落产生作用，在对反硝化微生物代谢过程产生抑制的同吋对氮磷的去除效果产生削弱作用【6】。2.4.3温度在湿地脱氮中，温度变化也将对其去除效率产生非常人的影响。在较低的温 度条件下，氮去除能力仅仅在4至15%之间，经过研宄，氮的去除率在春秋季节同其负荷存在着线性关系，而在其余两个季节则同负荷不存在关联。温度对湿地脱氮除磷效果产生的影响主要是通过对湿地植物的影响引起的，如水芹在冬季能够较好的生长，在冬季同其余植物相比则具奋了更好的去除效果。而在平水以及丰水季节，大部分植物在生长旺盛的情况下则具有了更好的除氮效果。1.脱氮除磷途径探讨对于人工湿地来说，苏是一个非常复杂的污水处理生态系统，苏在氮磷去除方面的效果同微生物、污水类型、气候温度以及基质等都具奋着十分密切的关联。为了在人工湿地建设中对氮磷的去除效果进行提高，则需要做好以下方面的考虑:第一，增加湿地面积，保证过滤体积以及面积能够满足要求；第二，做好适当奋机负荷以及水力落差的控制，保证布水方式为间歇性的冋吋保证具有较长的水力流程；第三，采用富含Fe、AI以及Ca的基质；第四，筛选具冇较强氮磷吸收能力，具奋较好抗逆性，且具有较好景观以及经济利用价值的湿地植物；第五，做好处理设施的增加，对垂直流湿地以及表面流湿地进行结合布置；第六，对湿地植物进行及吋的收割，并做好基质的更换；第七，如果要对除磷效果进行提升，则需要对水平流人工湿地进行应用，这是因为对于水平流人工湿地来说，其所具有的腐殖质能够对更多的磷进行积累；第八，在低温环境下，需要对湿地的光照条件进行提高，并做好湿地周围的栽树挡风处理。2.结束语0前，我国整体水污染环境形势较为严峻,湖泊河流富营养化趋势较为严重，并因此对污水脱氮除磷具有了更高的要求。在上文中，我们对人工湿地脱氮除磷的效果与机理进行了一定的研宄，需要能够把握湿地除磷以及影响因素特点，通过科学方式的实施保障人工湿地能够更好的发挥脱氮除磷作用。参考文献：[1】武俊梅，张翔凌，王荥4 余栋，贺锋，吴振斌.垂直流人工湿地系统基质优化级配研宄[」]•环境科学.2010(05):44-46.[2】韩苏娟，尤朝阳,万玉龙，刘汤勋.6种水生植物在人工湿地中特性的比较[J].安徽农业科学.2010(12):105-107.[3】贾文林，吴娟，武爱国3射慧君，张建.碳氮比对人工湿地污水处理效果的影响[J】.环境工程学报.2010(04):767-770［4】凌云，林静，徐亚同.微生物对芦苇人工湿地除磷影响研究［」］.四川环境.2009(05}:41-43.［5】李刚，苏芳莉，王铁良，张潇予,陈发先.磷溶液灌溉对芦苇生长的影响［儿中国农村水利水电.2009(07}:28-30.［6】陈井义，郭雅文，陈福利，刘希邈.人工湿地预处理微污染原水的脱氮除磷性能研究［」】.供水技术.2009(02):144-145.