模拟土地处理系统对再生水中氨氮去除效率对比研究——以准噶尔生态环境观测研究站典型包气带土壤为例

新疆环境保护第40卷1．3水样分析项目及方法氨氮采用纳氏试剂分光光度法(HJ535-2009)HJ。1．4实验过程模拟土壤柱装置调试完毕，向柱内投加去离子水，连续渗流5天后，土样充分饱水，各柱渗流速度趋于稳定，同时也淋洗了土壤内的氨氮本底值。本试验跨越秋、冬两季，直接通过蠕动泵的提升经布水管使再生水均匀地分布到装置上。自2015—10-10日至2015-10-21日为前期试验阶段，以调节水头，试验自然启动，进水采用间歇布水方式。自2015-10-21日至2015-12-30日，灌水频次为每隔两天，灌水一次，用恒定水头连续加水，当出水量达到500mL时，停止灌水，三套装置平行操作。已有成果表明，土壤含水层处理系统的净化能力主要发生在土层50cm以内，考虑不同土壤的去除效果差异，便于较为精确地了解氨氮随土壤深度的变化，拟定取样孔间距10cm，由于受到实验条件、人力≤◆萋ii图2各柱的30f'm处氨氦的出水浓度变化趋势Fig．2Variali+,lnfeffluentt’(1n‘‘t-ntratinnofallJtlj()i'liLtnilrogeat30emofa11columns2．2各土柱不同深度氨氮出水对比分析不论是30m处还是60m处，柱1的氨氮出水水质最好，受进水浓度的影响最小，柱2的氨氮出水水质最差，受进水浓度的影响最大。三柱对氨氮去除率的排序：柱1>柱3>柱2，表明砂柱(柱1)的去除效果最好，主要有两个原因：一是因为土壤质地不同，柱l较柱2和柱3：土壤的孔隙度小，比表面积大。再生水在系统中停留的时间越久，使得土壤颗粒与污染物质接触的机会越大，因而吸附量也大¨0|。当用恒定水头分别给三柱连续加水，当出水量达到500mL时，时间长短的排序为，柱2(30cm)<柱2(60cm)<柱3物力等因素的限制，本次实验只考虑监测30em出水和底部出水(60cm出水)。按照采水的周期，将实验过程分为十个周期。一个周期即为一周，实验水样一周采集一次，模拟土柱系统每隔两天，灌水一次，即一周灌水3次，实验全过程总共灌水30次。2结果与讨论2．1土柱不同深度处氨氮出水分析实验过程中，在各土柱不同高度设置取样孔以取水样监测。各取样孔对应的滤层厚度分别为：土壤表面为30em、60em。三柱30cm处和60em处的出水氨氮值变化分别如图2、图3所示。实验结果表明，三柱的60cm处的出水明显比30cnl处的出水浓度低，去除效果好，说明系统的土壤层厚度越大，系统的水力停留时间就越长，再生水与土壤柱反应器内微生物的作用时间就越长∽j，促进硝化细菌的充分反应，因而使得出水氨氮水质较好呻。。毛一銎i五六七八九寸回灌周期图3各柱的60C111处氨氮的出水浓度变化趋势Fig．3Variationofemuent(+¨f1‘‘entration‘)llanlmonianihogat60cmofallcohlmlls(30cm)<柱3(60crfi)<柱1(30CIll)<柱1(60em)，即柱l的时间最长，柱2的时间最短。土柱出水水量达到500L所需的时间越长，(即系统的水力停留时间越长1，再生水与±壤柱反应器内微生物的作用时间就越长，促进硝化细菌的充分反应，因而使得出水氨氮浓度降低№1。第二个原因是：系统的进水浓度范围为0．83mg／L一9．29mg／L，启动初期，系统运行不稳定，出水中含有系统的本底氨氮，当进水浓度小于1mg／L时，出水浓度高于进水浓度，导致柱2和柱3，在回灌的第二个星期，去除率均为负值，造成柱2和柱3系统整体的去除率下降，说明系统回灌初期，万方数据第1期茉莉得尔·金斯汗等：模拟土地处理系统对再生水中氨氮去除效率对比研究37当进水浓度小于1mg／L时，会在很大程度上影响系统的去除率。由图2、3可知，三柱的系统运行初期，氨氮出水水质不稳定。由于运行初期，模拟土地处理系统处于微生物的挂膜阶段¨1’12J，当再生水流经土壤处理层时，土壤处理层会拦截悬浮在再生水中的固体物质，微生物通过吸附这些溶解性有机物和胶体有机物，促使自身快速生长繁殖。微生物的生长过程会逐渐消耗水中的溶解氧，当溶解氧不足时，即系统处于厌氧状态时H3’14J，异养菌获取溶解氧的能力会强于硝化细菌，因此，阻碍硝化细菌的滋生，进而限制氨氮的转化，造成系统氨氮出水水质不稳定。系统运行稳定阶段，随着微生物不断的吸附溶解性有机物和胶体有机物，系统内微生物的量会逐渐增加，其消耗有机物的量也会随着增加，造成系统内有机物的量逐渐减少，因而会阻碍异养菌对其的摄人，限制异养菌的滋生，反之，硝化菌的数量会逐渐增加【15|。在本实验过程中，系统运行初期，当进水浓度<1mg／l时，会造成系统出水水质高于进水水质的现象。这是由于启动初期，系统运行不稳定，出水中含有系统的本底氨氮¨刈所致。3结论通过野外实地采集原