人工湿地氮转移影响要素及研究建议_蔡明凯

人工湿地氮转移影响要素及研究建议蔡明凯1,邓春光1,2(1.重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400045;2.重庆市环境科学研究院,重庆400020)摘要阐述了植物、溶解氧、pH值、碳源、温度、湿地基质、重金属等对人工湿地生态系统氮转化的影响。针对溶解氧、碱度和碳源这3个影响人工湿地氮转移要素提出了研究建议。关键词人工湿地;氮转移;影响要素;研究建议中图分类号X171.5文献标识码A文章编号0517-6611(2007)22-06902-01InfluentialFactorsandResearchSuggestionofNitrogenTransferofArtificialWetlandCAIMing-kaietal(FacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400045)AbstractTheinfluencesofplant,dissolvedoxygen,pH,carbonsources,temperature,substrate,heavymetals,etconthenitrogentransferintheartificialwetlandecosystemwereexpounded.Inviewofthethreefactorsofalkalinity,carbonsourcesanddissolvedoxygen,theresearchsuggestionswereproposed.KeywordsArtificialwetland;Nitrogentransfer;Influencefactors;Researchsuggestions氮可以导致水体富营养化,近年来污水除氮备受关注。目前我国大中型城市的污水处理厂,多采用普通活性污泥法及其改良工艺如氧化沟、AB法和除磷脱氮新工艺A/O、A2/O、SBR等,虽然设计及运行成熟可靠,但脱氮效果较差,运行成本高更是其致命弱点。人工湿地技术具有投资少、运行费用少、除污染效率高、管理简单方便、维护容易、抗冲击力强、出水水质稳定等优点,是一种适合我国当前国情的污水处理技术,有着广阔的发展和应用前景。自20世纪70年代末人工湿地应用于污水净化的研究以来,世界各国都开展了大量的污水除氮研究,取得了重要进展。笔者系统阐述了人工湿地中氮转移的影响要素,提出了人工湿地污水净化系统除氮工艺研究建议。1人工湿地氮转移影响要素1.1植物的影响植物具有一定的除氮能力,即氮的同化作用。在一般情况下,植物吸收氮量与系统去除的总氮量相比,约占总去除氮量的8%～16%。研究表明,当系统负荷较低时,植物吸收营养物质的作用比较明显[1]。人工湿地水生植物的根系常形成一个网络状的结构,在植物根系附近形成好氧、缺氧和厌氧的不同环境,为各种不同微生物的吸附和代谢提供了良好的生存环境,为人工湿地污水处理系统提供了足够的分解者。很多湿地的大型挺水植物在水中部分能附生大量的藻类,为微生物提供了更大的接触表面积和栖息地。研究表明,有植物的湿地系统细菌数量显著高于无植物系统,且植物根部的细菌比介质处高1～2个数量级,植物的根系分泌物还可以促进某些嗜磷、氮细菌的生长,促进氮、磷的释放、转化,从而间接提高净化率[2]。1.2溶解氧的影响氧是硝化过程中的电子受体,反应器内溶解氧高低,必将影响到硝化反应的进程。硝化菌是绝对好氧菌,只有在供氧充分,有机物含量很低,一般异养菌不能成为优势种时,才会大量繁殖。研究表明每将1g氨氮转化成NO3--N,需要消耗4.3gO2,氧化2mg/L的氨氮要消耗8.6mg/L溶解氧,这个值高于水的饱和氧,因此形成的氧亏需不断地由大气复氧补充。实践和研究表明,从植物根部渗透的少量氧气相对于城市污水在实际负荷中所需氧气来说作者简介蔡明凯(1981-),男,浙江平阳人,在读硕士,从事水环境保护研究工作。收稿日期2007-04-06微不足道。传统潜流人工湿地被称为“厌氧床”,大气复氧率低,因此溶解氧成为影响硝化过程的一个限制性因子。因反硝化菌是异养兼性厌氧菌,如床体内溶解氧较高,将使硝化菌利用氧进行呼吸,抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成,阻碍硝酸氮的还原。但是,反硝化菌体内另一些酶系统组分只有在有氧条件下才能合成,故反硝化菌以在厌氧好氧交替的环境中生活为宜,溶解氧应控制在0.5mg/L以下。1.3pH值的影响pH值对氨氮的转化有重要影响。在水中,氨态氮的两种存在形式(NH3和NH4+)之间的平衡转化主要是受pH的影响。传统的物理脱氮法氨的吹脱去除技术,就是对污水加以曝气吹脱的物理作用,使水的pH值升高,以促进氨从水中逸出。例如,在25℃、pH=7的环境条件下,非离子氨只占总