潜流人工湿地对农村生活污水氮去除的研究_付融冰

潜流人工湿地对农村生活污水氮去除的研究付融冰，杨海真，顾国维，张政(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092)摘要:作者研究了潜流水平人工湿地处理农村生活污水中氮的去除效果,结果表明湿地进水TN负荷与出水TN负荷去除之间有较好的线性关系,随着水力停留时间的延长TN去除率也升高,停留时间为4d时,芦苇湿地和菖蒲湿地的脱氮效率可以达到60%以上。从脱氮效果看,芦苇湿地的略好于菖蒲湿地的,有植物系统明显好于无植物系统。在进水NO-2-N浓度小于0.062mg/L、NO-3-N浓度小于1.982mg/L的情况下,无论是连续运行还是间歇运行,大多数情况下,出水浓度都分别低于0.631mg/L和1.00mg/L,两者一般不会有较大的积累。试验分析了湿地脱氮的途径,微生物硝化/反硝化是人工湿地脱氮的主要途径,植物吸收、存储仅占湿地总氮去除量的10%左右,但是植物的存在间接地影响湿地脱氮的其它途径,对提高湿地氮去除率具有重要作用。关键词:潜流水平湿地;农村生活污水;脱氮;硝化/反硝化;水生植物中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-3770(2006)01-0018-05农村生活污水已经成为广大农村地区面源污染的重要来源。农村地区的生活污水具有量少、分散、远离排污管网及大水体，水环境容量小，污水处理率低和管理水平低等特点，污水一般不经任何处理直接排入附近河流湖泊，加剧了水环境的污染，特别是农村生活污水中富含氮磷，是引起水体富营养化的重要原因。农村生活污水的处理已经成为控制面源污染急待解决的问题。人工湿地具有处理效果好、工艺简单、运行管理方便、生态环境效益显著、投资少等特点[1，2]，适合于农村生活污水的处理，被认为是控制面源污染的有效方法[3]。根据我国农村地区水环境污染状况和实际经济情况，将人工湿地用作村镇生活污水的处理系统具有广阔的应用前景和良好的环境生态效益。目前，国内利用人工湿地处理农村生活污水的实践极少，相关研究也不多。本试验通过构建不同植物的潜流水平湿地系统，研究了湿地处理农村生活污水的氮去除效果，分析了湿地除氮的机理，为农村生活污水出路提供了一种有效实用的处理技术。1试验材料和方法1.1试验装置采用3块设计相同的潜流湿地，1号湿地种植芦苇，2号湿地种植菖蒲，3号是无植物空白系统。湿地长2.0m，宽0.5m，深0.6m，床体底部是一层厚0.2m、粒径为2～5cm的方解石，上铺一层0.1m厚的沙砾，最上部是0.3m厚的土壤，如图1所示。1.2运行方式第一年的11月份建成试验系统，培植芦苇和菖蒲，间歇投配污水培育系统，第二年3月份植物开始生长，连续进水至5月份，开始进行试验。采用连续流的进水方式，农村生活污水在经过初沉池预处理后流入湿地系统。在不同的工况下，对芦苇湿地、菖蒲湿地和无植物系统，分别测定进出水的氨氮、亚硝收稿日期：2004-12-30基金项目：江苏省交通厅资助项目（02Y031）作者简介：付融冰（1973-），男，博士生，研究方向为水污染控制；联系电话：13816036746；Email：0410050014@smail.tongji.edu.cn。图1人工湿地剖面图Fig.1Cross-sectionthroughtheconstructedwetland第32卷第1期2006年1月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.32No.1Jan.,200618DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2006.01.005态氮、硝态氮和总氮的浓度。每个工况运行1个月，重复试验3次，试验周期为一年。1.3进水水质试验用水取自农村生活污水，经过预处理后进水总氮浓度TN（氨氮占86.9%～92.2%）为20.88～51.33mg/L，NO-2-N浓度为0.000～0.062mg/L，NO-3-N浓度为0.000～1.982mg/L。1.4水质指标分析方法TN的测定采用过硫酸钾-紫外分光光度法，NO-2-N的测定采用1-萘基-乙二胺光度法，NO-3-N的测定采用紫外分光光度法。1.5植物全氮量的测定在生长期内，在1号和2号湿地中各选取8个取样点，采用半微量蒸馏滴定法测定植物全氮量，取平均值作为湿地的全氮量水平。2结果与分析2.1湿地对TN的去除在整个试验周期内，在不同的工况，测定湿地进出水的总氮浓度，研究了三个系统进水负荷和出水负荷去除之间的关系，如图2所示。湿地进水水力负荷依次增大，由于进水TN浓度有波动，所以进水TN面积负荷也随着波动。但从试验结果整体趋势看，三个系统的进水TN负荷与负荷去除关系线性拟合较好，相关性较高，见图2，以空白床的线性相关性（R=0.9867）为最好，可能是系统没有植物的存在，影响系统的因素减少的原因。