钢渣_灰岩人工湿地去除生活污水中的氮素_黄玲

表1湿地系统填料组成Tab.1Thecompositionofconstructedwetlandfillings填料位置3#材质材质材质粒径/mm上层30cm中层30cm下层10cm40%土壤，60%水洗砂灰岩钢渣5252040%土壤，60%水洗砂灰岩钢渣51020土壤灰岩钢渣2520粒径/mm1#粒径/mm2#钢渣是一种产量较大的钢铁企业固体废弃物，若能作为污水处理吸附剂应用于环境治理中，就是对其经济价值和社会价值的完美体现。传统人工湿地研究中，对污水的脱氮研究主要放在生物脱氮作用上，但其效果并不好。近些年国内外有关学者开始加强基质脱氮研究，结果表明粘土矿物对氨氮具有相当的吸附作用[1-11]。钢渣同众多与粘土矿物一样具有多孔、较大表面积和较多碱金属元素的性质，因此将钢渣应用到人工湿地中对氮素去除作应用研究是很有必要的。本研究以垂直潜流土壤和水洗砂混合物-钢渣-灰岩人工湿地为研究对象，重点考查其对生活污水中氮素的处理效果。同时建立该类湿地数学模型，为其推广研究打下基础。1试验部分1.1试验方法试验设计了1座3个并联单元相连的湿地系统。每个湿地单元尺寸为125.5cm×77cm×70cm。其内部距基准地面高度60cm处为准20mm聚乙烯穿孔进水管，间歇供水。为配水流畅均匀，布水管和池底均设计了1%～2%的坡度。取样口在床外围距底部5cm的高度处。系统中各单元均种植密度约为15株·m-2美人蕉。试验湿地每个单元所用填料种类、粒径详细情况见表1。试验在2008年5月至次年2月，期间以每个单元每隔60h进水0.02m3·m-2·d-1的规律运行。用水选自某高校教学楼生活污水，原始进水氨氮和TN的质量浓度分别为42.72～272.6mg·L-1和107.4～689.4mg·L-1。1.2分析方法试验同时监测每次出水的氨氮和TN含量。其中氨氮含量测定采用纳氏试剂比色法，TN含量测定为碱性过硫酸钾-紫外分光光度法[12]。2结果与讨论2.1湿地去除氮素的效果将各单元每次出水氨氮和TN的质量浓度按月钢渣-灰岩人工湿地去除生活污水中的氮素黄玲1,2，何绪文2（1.华北科技学院，北京101601；2.中国矿业大学（北京），北京100083）摘要：构建小试系统研究了钢渣-灰岩人工湿地对生活污水中氮素的去除效果，分析了填料填铺方式和表层填料对湿地去除生活污水氮素效果的影响，并建立了钢渣-灰岩人工湿地转化氮素的数学模型。结果表明，当原水平均氨氮、TN的质量浓度分别为257.7和398.4mg·L-1时，钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地出流氨氮和TN的质量浓度可分别降至13.57和62.83mg·L-1；大级配差的正反粒径混合填铺的填料结构和渗透性良好的表层填料更有利于钢渣-灰岩人工湿地降解氮素效果；钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地处理系统对氮素的去除规律较好符合1级反应动力学方程。关键词：人工湿地；生活污水；氮；钢渣；灰岩中图分类号：X799.3；X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)09-0109-004收稿日期：2010-12-20基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07209-003）；华北科技学院基金项目（2006B-29）作者简介：黄玲（1972－），女，博士，副教授，研究方向为水污染控制及环境安全评价联系电话：010-61595141；E-mail：huangling@ncist.edu.cn第37卷第9期2011年9月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.9Sep.,2011109DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.09.029取平均值作图1和图2。图1表明，经过近1a的运行，3个湿地单元对生活污水中氨氮处理效果均较好。1#、2#、3#单元出流氨氮平均质量浓度分别为13.57、16.88、20.13mg·L-1，平均去除率分别为87.76%、84.57%、80.19%。尽管系统氨氮去除率均小于90%，但原污水中氨氮的质量浓度平均高达257mg·L-1以上，因此湿地系统去除氨氮效果是比较好的。图2显示，1#、2#和3#单元出水TN平均质量浓度分别为62.83、74.94和73.72mg·L-1。虽然湿地去除TN的效果不如氨氮，但对于平均TN质量浓度为398.4mg·L-1的原水来说，其对TN的去除效果还是较好的。由于各湿地单元不同的填料、级配及运行中自然条件的变化，因此造成不同月份各湿地单元对氮素的去除也有相应的变化，这将在下面逐一讨论。2.2湿地去除氮素的影响因素2.2.1填料结构从图1和图2可以看出，基质填料的填铺方式是影响到污水中氨氮和TN的去除的。分析上小、中大和下小的“正、反粒径”混合填铺的1#单元与上小、中较大和