间歇式潜流人工湿地中COD_NH_4_N动态变化特征_崔玉波

间歇式潜流人工湿地中COD、NH4-N动态变化特征崔玉波(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090)尹军韩相奎宋铁红林英姿(吉林建筑工程学院环境工程系,长春130021)摘要采用酸化、两段间歇流人工湿地处理生活污水。废水经酸化预处理后,COD平均去除率30%,NH4-N平均去除率13.63%。第1段人工湿地为潜流,周期12h,进水6h,排水6h,水力停留时间(HRT)3d,COD去除率60%～80%,最高达88.56%;NH4-N去除率50%～70%。第2段人工湿地为下行流,周期24h,进水12h,排水12h,HRT1d,COD平均去除率53.2%;NH4-N平均去除率大于99%。对第1段湿地中COD、NH4-N空间变化的研究表明,间歇运行所产生的大气复氧对COD、NH4-N的去除具有明显的强化作用。COD的去除基本不受温度影响,而NH4-N的去除受温度影响较大。关键词间歇流潜流人工湿地化学需氧量氨氮废水处理1引言人工湿地技术具有投资、运行和管理费用低等特点,在许多国家作为污水二级、三级处理的替代技术。人工湿地的构筑设计往往借助实践经验,或根据选择的参数(例如进水的BOD、N、P)进行,从而造成人工湿地净化效果差异很大。而发生在湿地中的去除过程对发挥系统的除C、N能力是十分关键的,因此研究湿地中C、N的动态变化有助于去除机理的研究和指导工程设计。潜流系统较自由水面系统具有防止蚊蝇滋生等优点,但二者氧的可提供性都是C、N去除的限制因素。如果采用间歇进水,介质的微小孔隙中就会发生大气复氧,Howes和Good认为排水过程中的大气复氧对有机物的氧化作用要大于植物根系放氧的作用。P.S.Burgon等人研究认为,间歇进出水并不能改进系统的处理能力。本研究考察了两段间歇流人工湿地中COD、NH4-N的动态变化及间歇运行的影响。2试验装置与方法系统由酸化预处理装置和两段人工湿地构成。第1段人工湿地长3.34m,宽0.93m,深0.56m,床体底层充填10cm厚石灰石,粒径2～7cm;中层为火山渣,厚14cm,其中8cm粒径0.5～1cm,6cm粒径0.1～0.5cm;上层为14cm厚细砂,粒径0.1～0.3cm。细砂中种植芦苇。运行周期为12h,6h进水,6h出水,HRT3d。第2段人工湿地长1.245m,宽0.92m,深0.52m,床体底层充填10cm厚石灰石,粒径2～7cm;上层为28cm厚细砂,粒径0.1～0.3cm。种植芦苇。运行周期为24h,12h进水,12h出水,HRT1d。为了降低人工湿地处理负荷,原水经酸化预处理后从湿地底部进入第1段人工湿地,上行式潜流,进水、排水交替运行,排水高度32cm。第1段排水以下行流方式从表面进入第2段人工湿地,床体饱和后,从底部排出。原水采用人工配制,COD202～425mgL,NH4-N12.87～20.57mgL,加适量痕量元素。试验期每周取样1～3次,为研究第1段人工湿地中COD、NH4-N的动态变化,在沿长80cm、160cm、240cm处设取样器,分别在高12cm、22cm、32cm处取样。3结果与讨论3.1酸化预处理酸化预处理采用厌氧折流板反应器,内设弹性立体填料,HRT2.5～4.5h,稳定运行期HRT3h。合成废水经酸化预处理后,COD113～319mgL,平均去除率30%;NH4-N113～319mgL,平均去除率13.63%,主要去除机理为微生物同化作用。3.2第一段人工湿地中COD动态变化试验运行2a,第1年从2001年7月28日开始,至10月27日结束;第2年从2002年4月1日开始,至2002年6月2日结束。COD历时变化曲线见图1、图2。图1表明,试验启动0～11d,出水COD浓度逐渐62环境工程2003年6月第21卷第3期DOI:10.13205/j.hjgc.2003.03.022图12001年第一段人工湿地中COD历时曲线图22002年第一段人工湿地中COD历时曲线下降,去除率逐渐上升,体现了介质的吸附作用和生物膜的生长在逐渐发挥作用。运行11d以后,COD去除率基本稳定在60%～80%,最高去除率发生在10月13日,达88.56%,此时水温为12℃。可见温度对COD的去除率基本不存在影响。第2年,试验运行后第4d,水温3℃,COD去除率78.26%,运行第6d,去除率迅速下降至50%。第9d以后,去除率逐渐回升,稳定在60%～80%。分析原因为,运行初期,湿地多孔介质对污水中有机物产生了快速吸附,表现为较高的去除率;吸附位饱和而介质表面生物膜尚未恢复活性期间,COD去除率回落;随着微生物活性的恢复,COD去除率逐渐升高。进一步说明降解有机物微生物受温度影响小,恢复活性快。随着植物生长期的延长,COD去除率有升高趋势,间接说明植物根系在发挥作用。图3