潜流式人工湿地污水处理系统硝化能力研究_刘超翔

潜流式人工湿地污水处理系统硝化能力研究刘超翔,董春宏,李峰民,胡洪营,黄霞,施汉昌,钱易(清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084)摘要:研究了潜流式人工湿地内部不同填料层和沿水流方向硝化能力的变化.结果表明:潜流式人工湿地中,硝化能力沿水流方向逐渐减小.底部填料层,即炉渣层的氨氧化速率常数和亚硝酸氧化速率常数分别为1.99～6.89mg·(h·kg)-1和1.44～5.22mg(h·kg)-1,而床体上部土壤层的氨氧化速率常数和亚硝酸氧化速率常数分别为0.53～0.89mg·(h·kg)-1和0.96～1.39mg·(h·kg)-1.因此炉渣层的硝化能力要明显高于土壤层,底部炉渣层在硝化过程中起主要作用.关键词:潜流式人工湿地;生活污水;硝化能力;氨氮中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:0250-3301(2003)01-04-0080基金项目:国家科技部重大专项(2000-03)作者简介:刘超翔(1974～),男,博士研究生,主要研究方向为废水生化处理.收稿日期:2002-02-36;修订日期:2002-05-13StudyonAbilityofNitrificationinaSubsurfaceConstructedWetlandSystemTreatingSewageLiuChaoxiang,DongChunhong,LiFengming,HuHongying,HuangXia,ShiHangchang,QianYi(ESPCStateKeyJointLaboratory,Dept.ofEnviron.Sci.andEng.,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Thenitrificationabilityofdifferentlayersinasubsurfaceconstructedwetlandtreatingsewagewasmeasured.Theexperimentresultsshowedthattheabilityofnitrificationwasdecreasedalongthedirectionofwaterflowinthesub-surfacewetland.Theconstantsofammoniaoxidationrateandnitriteoxidationrateintheslaglayeronthebottonwere1.99～6.89mg·(h·kg)-1and1.14～5.22mg·(h·kg)-1respectively,butinthesoillayeronthetopwere0.53～0.89mg·(h·kg)-1and0.96～1.39mg·(h·kg)-1respectively.Sotheabilityofnitrificationinthelayerofslagwasbet-terthanthelayerofsoilobviously,anditshowedthatthenitrificationwasmainlyhappenedintheslaglayer.Keywords:subsurfaceconstructedwetland;sewage;nitrificationability;ammonianitrogen人工湿地(constructedwetland)是20世纪70年代末期得到较大发展的废水处理工艺[1～4].它由人工基质和生长在其上的植物组成,人为建造一个独特的土壤-植物-微生物生态系统,用于净化污水.由于无机氮可以使水体中藻类大量生长,高含氮污水、排放水会造成富营养化污染,因此对氮的去除是污水处理中的重要任务.人工湿地处理系统对N的去除作用包括基质的吸附、过滤、沉淀以及氨的挥发,植物的吸收和湿地中微生物作用下经硝化、反硝化作用去除.微生物的硝化、反硝化作用在氮的去除中有重要作用,其基本条件是存在大量的硝化和反硝化细菌和适当的湿地土壤环境条件.硝化过程中需要硝化菌群的存在以及必要的好氧环境.潜流式湿地中氧的提供主要靠植物的根际传输,因此潜流式湿地内部,特别是非根际区经常处于厌氧状态,从而限制了硝化菌的增长及硝化反应的发生[1,5].本文对潜流式人工湿地的硝化能力进行了研究,评价了系统内部硝化能力的大小以及变化规律.1材料与方法1.1试验装置潜流式人工湿地试验系统由PVC塑料板制做而成,其容积为0.9m3(长3m,宽0.5m,高0.7m,坡度为1%),底部铺设10cm的碎石(直径2～4cm)层,中部为40cm的炉渣层,上部为10cm的土壤,污水在床体内部水平流动.床体前1/3段种植了芦苇(4×2株,行距20cm,株距25cm),后2/3段种植了