人工湿地废水处理脱氮探究浅谈

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1、人工湿地废水处理脱氮探究浅谈　　摘要本文比较系统的讨论了人工湿地处理废水的脱氮效果，并阐明不同影响因素对人工湿地脱氮效果的效应。为进一步研究提供了资料。关键词人工湿地脱氮效率因素中图分类号：X702文献标识码：A近年来，人工湿地污水处理技术在我国得到了广泛的应用，对于人工湿地脱氮机理的研究也倍受重视。由于人工湿地脱氮涉及因素多，过程复杂，很多因素的作用难以定量化，且研究者的报道也存在差异，因此，弄清人工湿地脱氮机理的研究工作比较困难，且尚需一段时间。本文对氮的去除机理和影响脱氮效果的因素进行了研究，并对改善湿地脱氮效果的方法进行了分析，以利于人工湿地脱氮，减少

2、水体的富营养化。1人工湿地氮的去除机理进入到人工湿地中的氮可以通过湿地排水、氨氮的挥发、植物吸收、微生物硝化与反硝化作用以及基质的吸附、过滤和沉淀而进行去除，其中微生物的硝化与反硝化起到了重要作用[1]。1.1表层氨氮挥发作用7许多研究表明，劣质水中氨氮在湿地地面的挥发需要在系统pH值大于8.0的情况下发生，一般人工湿地的pH值在7.5-8.0之间，因此，通过湿地地面挥发损失的氨氮可以忽略不计。但是，当人工湿地中填充的是石灰石等介质时，湿地系统中的pH值会很高，此时通过挥发损失的氨氮就需要考虑。1.2基质吸附过滤和沉淀作用劣质水中的氮可以以各种形式沉淀在湿地基

3、质上，基质从中起到了拦截过滤作用。同时，基质可以直接吸附或通过离子交换固定氮。一般认为，基质对氮的吸附是短期的，最终基质所吸收的铵态氮也通过其它途径转化掉，从而去除湿地中的氮。1.3植物吸收作用废水中氮按形态分为有机氮和无机氮。无机氮可作为植物生长过程中不可缺少的物质而直接被植物摄取[2]。有机氮则通过植物将光合作用产生的氧气从上部输送到根部,在根区或根际形成一种好氧环境,促进有机物质的分解和硝化细菌的生长,从而达到去除有机氮和其他污染物的目的。中南林业科技大学研究黄花美人蕉、姜草等七种植物对于氮、磷吸收的去除贡献率普遍较低，大部分植物在2%-6%左右，而对植

4、物的地上部分进行收割后，湿地对氮的去除明显下降。说明湿地植物对于氮的吸收只占脱氮的一小部分，因此一般不对植物进行收割。71.4微生物硝化与反硝化作用在人工湿地中，通过微生物硝化与反硝化作用去除水中的氮，被认为是人工湿地去除氮最主要的形式。废水进入人工湿地中，通过进水携带的溶解氧，大气复氧和植物根系输氧等形式在湿地床体内形成好氧区域，此时污水中的氨氮通过硝化作用转化为硝态氮，此后在水流行进的路线上，氧气逐渐被消耗，湿地床体内形成缺氧或厌氧环境，硝化作用减弱，反硝化作用增强，最终以气态形式排出湿地系统,同时也作为植物的营养成分被部分吸收[3]。湿地系统中需要硝化与

5、反硝化速率相均衡，过高的硝化和反硝化都不利于氮素的去除。一般在潜流型人工湿地中，主要是厌氧环境的，反硝化速率明显高于硝化速率，硝化作用成为脱氮的限制步骤。因此，提高人工湿地的硝化能力是人工湿地脱氮的关键问题。2人工湿地脱氮效率因素分析2.1构造形式人工湿地根据构造可分为表面流人工湿地和潜流式人工湿地。表面流人工湿地，复氧能力差,且为微生物生长提供载体的基质仅为表层部分污水。冬季温度下降和湿地植物枯萎，会使脱氮能力下降。潜流式人工湿地可根据流向分为水平流与垂直流人工湿地[4]。潜流式人工湿地系统：7一方面可以很好的利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土

6、和填料截留等作用，提高处理效果和处理能力；另一方面由于污水在湿地的地表下流动保温效果好、负荷高、处理效果受气候影响小,且卫生条件好,很少有恶臭和蚊蝇滋生的现象。中国环境科学院对垂直流、潜流和表面流人工湿地处理富营养化水体中试比较研究中，对总氮的平均去除率分别为52.3%，50.1%和19.2%，对氨氮的平均去除率分别为33.2%，27.4%和14.1%。潜流式人工湿地在处理效果和处理能力方面优于表面流人工湿地，但是投资费用较高。2.2水力负荷进水水力负荷主要对于微生物的硝化与反硝化作用影响比较大。低负荷时，水力停留时间长，微生物有较长的时间进行硝化与反硝化作用

7、，出水的脱氮效果稳定；高负荷时，水力停留时间短，微生物的硝化与反硝化作用迅速，出水的脱氮效果出现较大的波动。研究表明进水水力负荷从0.5m3/(m2·d)到1.5m3/(m2·d)，水力停留时间从16h缩短到4h，潜流式人工湿地氮的去除率从60%以上下降到10%以下，垂直流人工湿地氮的去除率从60%左右下降到20%以下，去除率平均下降了40%左右。复合垂直流人工湿地中试系统中，进水力负荷以800mm/d为宜，超过此水力负荷则系统净化效果随负荷增加而下降。说明不同水力负荷对人工湿地的去除效果影响很大。2.3酸碱度7湿地系统中水体的pH值主要取决于湿地基质以及劣质

8、水性质。人工湿地构建完毕后，运行期间湿