太阳能曝气人工垂直潜流湿地去除生活污水氮磷的试验研究.pdf

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1、第32卷第6期长江科学院院报Vol_32No．62015年6月JournalofYangtzeRiverSeientiticResearchInstituteJun．20l5DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2015．06．007太阳能曝气人工垂直潜流湿地去除生活污水氮磷的试验研究汤显强h-一。吴敏h-(1．长江科学院a．流域水环境研究所；b．流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室，武汉430010；2．江西省土壤侵蚀与防治重点实验室，南昌330029)摘要：利用芦苇和砾石构建太阳能曝气人工垂直潜流湿地处理生活污水。设定水力负荷

2、400mm／d，气水~L10：1，当进水氨氮(NH．N)、总氮(TN)、溶解性反应磷(SRP)和总磷(TP)平均浓度为5．14，7．56，0．40，0．53mg／L时，引入太阳能曝气后，各自的平均去除率分别提高24．8％，9．4％，15．7％和11．5％。随着气温下降和进水浓度降低，湿地微生物脱氮除磷能力下降，曝气对改善生活污水氮磷去除作用不显著。对试验系统而言，太阳能曝气湿地基本建设费用是无曝气湿地的2．49倍；但以20a运行为基础折算出的污水处理费比无曝气湿地仅高0．03m。综上，从污染去除性能和污水长期处理费用来看，太阳能曝气湿地在生活污水处理方面

3、具有较好的技术经济优势。关键词：太阳能曝气；人工湿地；氮；磷；治理成本中图分类号：TV213；X703．1文献标志码：A文章编号：1001—5485(2015)06—0037—05农村地区地势开阔、太阳能资源丰富且便于利用，将成熟的太阳能技术耦合人人工湿地净化系统，利用1研究背景太阳能发电曝气，改善人工湿地溶解氧供给率低等人工垂直潜流湿地占地面积小，污染物与填料不足是便利可行的。此外，农村地区基础设施建设接触效果好，有机污染物如BOD和COD的去除率落实后，生活污水等分散排放，难以集中收集处理。通常达到80％以上¨J，但无机氮、磷去除率相对较因地制宜发展

4、太阳能曝气人工垂直潜流湿地，既能低。统计表明，受溶解氧可利用率限制，绝大多数垂解决分散生活污水处理问题，又能改善氮磷等营养直潜流湿地去除氨氮和可溶性反应磷通常低于物质去除，并节约电力成本。50％_2-31。湿地填料溶解氧含量较低是导致氨氮去为了将太阳能曝气人工垂直潜流湿地应用于实除l生能不佳的主要原因_4J。湿地除磷也受溶解氧践，本文采用芦苇和砾石构建人工垂直潜流湿地，利影响，当填料内部溶解氧浓度下降，由好氧转为厌氧用太阳能对湿地填料进行间歇曝气，研究其对生活状态时，Fe¨被还原为Fe¨，其结合的磷以PO¨的污水中氮磷的净化性能。形式释放，提高湿地磷出水

5、浓度J。此外，提高溶解氧利用率还可促进人工湿地生物除磷j，采取2材料及方法“潮汐流”等增加湿地填料复氧能力的操作后，湿地磷去除效率可提高10％～12％。2．1试验材料及装置湿地植物根系具有一定的泌氧能力，释放的部室外构建太阳能曝气人工垂直潜流湿地系统分溶解氧能提高填料内部溶解氧含量J。研究表(图1)，具体尺寸为长2．0m、宽1．0m和高0．7m。明，湿地植物根系释放的溶解氧量远低于有机污染自下而上分层依次填充20cm粒径为10～20mm粗物降解、氨氮硝化等过程的耗氧量J，采取合理措粒石(孔隙no．42)、30cm粒径为7—10mm的细砾施提高人工湿地填料

6、溶解氧含量极为必要。曝气常石(孔隙率0．48)和10cm土壤为湿地填料。试验用于增加河道、湖泊等天然水体的溶解氧浓度和去装置共两套：曝气和无曝气。二者之间的差别在于除异味J。曝气需要消耗电力、增加成本，但我国曝气湿地安装有太阳能板、空压机和曝气头等。收稿日期：2o14—04—02；修回日期：2o14—04—09基金项目：国家自然科学基金项目(51379017，51209011)作者简介：汤显强(1981一)，男，湖北竹溪人，高级工程师，主要研究方向水资源保护与水污染控制，(电话)027—82827263(电子信箱)ckyshj@126．corn。38长江

7、科学院院报2015篮测定仪和HANNA便携式pH计测定。3结果与讨论3．1氮去除3．1．1NH-N去除图1太阳能曝气人工垂直潜流湿地试验系统从图2可看出，受生活污水成分变化影响，Pig．1ExperimentsystemofsolaraeratedverticalNH一N进水浓度随时间变化起伏较大。但无论进水subsurfaceflOWconstructedwetiand浓度如何变化，试验期间曝气湿地系统的NH．N出在太阳能曝气人工垂直湿地填料内部(距上表水浓度持续显著低于无曝气对照，太阳能曝气改善面30cm)的同一水平面上均匀设置8个曝气头。了人工垂直

8、潜流湿地的NH4-N去除性能。此外，曝采用小型空气压缩机(ACQ-007型，最大