兩級(jí)人工濕地用于村鎮(zhèn)污水脫氮的長(zhǎng)期運(yùn)行特性研究-

1、生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào) 2011, 20(3: 515-520 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U0833002,廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(07300080作者簡(jiǎn)介:楊璇(1987年生,女,山西太谷縣人,碩士研究生,主要從事水污染控制研究。E-mail: yangxuan0322 *通信作者:石雷。E-mail: shilei9899 兩級(jí)人工濕地用于村鎮(zhèn)污水脫氮的長(zhǎng)期運(yùn)行特性研究楊璇,石雷暨南大學(xué)環(huán)境工程系/廣東省普通高校水土環(huán)境毒害性污染物防治與生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510632摘要:對(duì)沙田人

2、工濕地穩(wěn)定運(yùn)行后的情況進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)6 a 的監(jiān)測(cè),探討了不同流態(tài)的兩級(jí)潛流人工濕地長(zhǎng)期運(yùn)行的脫氮效能、不同形態(tài)氮的空間轉(zhuǎn)化規(guī)律和幾種主要影響因素。研究表明,在整個(gè)運(yùn)行期間人工濕地的脫氮能力呈現(xiàn)低-高-低的變化趨勢(shì),這個(gè)過(guò)程的發(fā)生和濕地內(nèi)部堵塞物的累積關(guān)聯(lián)密切。在華南地區(qū),季節(jié)變化對(duì)濕地脫氮的影響依然十分強(qiáng)烈:一方面,體現(xiàn)為季節(jié)溫差對(duì)脫氮效果的明顯影響,低溫月份采用低負(fù)荷方式運(yùn)行,TN 去除率也僅有36.0%47.6%,而高溫期采用高負(fù)荷的運(yùn)行方式,大多數(shù)月份TN 去除率也能達(dá)到45.4%以上;另一方面,季節(jié)性雨量的不同會(huì)引起進(jìn)水質(zhì)量濃度的變化,導(dǎo)致濕地系統(tǒng)TN 負(fù)荷率的改變,進(jìn)而顯著影響脫氮效果

3、。有機(jī)氮、NH 3-N 、NO 2-N 、NO 3-N 在濕地內(nèi)部存在明顯的轉(zhuǎn)化跡象,沿流程隨著有機(jī)物的大量消耗,NO 3-N 去除能力逐漸下降并在濕地的末端出現(xiàn)了累積現(xiàn)象。通常情況下,由于采用了跌水曝氣等措施,DO 在濕地內(nèi)的大部分區(qū)域都維持了較高水平,未對(duì)脫氮效果產(chǎn)生明顯不利影響。 關(guān)鍵詞:人工濕地 村鎮(zhèn)污水 脫氮 長(zhǎng)期運(yùn)行中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-5906(201103-0515-06人工濕地近年來(lái)在城鄉(xiāng)各類污水處理中得到了大量的研究和應(yīng)用1-3,其具有的高效、低耗、投資省、適用范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn),非常適合用于村鎮(zhèn)的污水處理。國(guó)內(nèi)外學(xué)者從濕地基質(zhì)4、微生物5

4、-6、植物7-9、工藝控制參數(shù)10-11等各方面對(duì)人工濕地污水處理技術(shù)進(jìn)行了廣泛而深入的研究,大多數(shù)研究結(jié)果表明人工濕地去除有機(jī)污染物是高效的12-13。隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化治理的需要,人工濕地在氮去除方面的研究和應(yīng)用也已蓬勃展開14-17,但這些研究多基于中、小試規(guī)模的短期運(yùn)行數(shù)據(jù),不同研究者所得到的污染物去除率相差很大;盡管也有濕地長(zhǎng)期運(yùn)行的報(bào)道18-19,但具有實(shí)際意義的潛流濕地脫氮的長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)道較少,有關(guān)生產(chǎn)運(yùn)行中的多級(jí)潛流濕地脫氮效果沿流程變化的研究也鮮見。針對(duì)典型的村鎮(zhèn)污水,了解氮的長(zhǎng)期去除特性以及在濕地內(nèi)部的變化狀況,對(duì)探究人工濕地脫氮機(jī)制、工程設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用十分重要,為

5、此,本試驗(yàn)以實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的兩級(jí)潛流人工濕地為研究對(duì)象,連續(xù)6 a 時(shí)間考察了濕地對(duì)氮的動(dòng)態(tài)去除效果、沿程形態(tài)的變化及主要環(huán)境因素的影響,以期為提高人工濕地環(huán)境治理效益提供科學(xué)依據(jù)。1 材料和方法1.1 水質(zhì)水量本研究在深圳沙田人工濕地進(jìn)行,該濕地位于深圳市龍崗區(qū)坑梓鎮(zhèn),于2001年11月正式投入運(yùn)行,經(jīng)過(guò)近半年的調(diào)試和植物馴化,2002年5月達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。沙田人工濕地處理的是受污染的田腳河河水,屬工業(yè)、生活混和污水。人工濕地設(shè)計(jì)處理規(guī)模5000 m 3·d -1。原污水的水質(zhì)、水量隨季節(jié)和氣候等條件波動(dòng)較大,監(jiān)測(cè)初期流量最小時(shí)不足2000 m 3·d -1,最大時(shí)可達(dá)1

6、0000 m 3·d -1以上。在6 a 的監(jiān)測(cè)期內(nèi),隨著附近居民區(qū)和企業(yè)數(shù)量的增加,原水的水量增加明顯,至2008年日均水量已達(dá)10000 m 3·d -1以上。原水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見表1。 1.2 工藝流程及植物分布沙田人工濕地系統(tǒng)由預(yù)處理單元、濕地單元和污泥處理單元組成,其平面布局如圖1所示。主體工藝為兩級(jí)潛流型人工濕地:一級(jí)濕地(占地4800 m 2,采用水平流形式,首端布水槽布水,填料為粒徑3050 mm 的碎石,厚度100 cm ;二級(jí)濕地為垂直下向流形式(占地4640 m 2,穿孔管架表1 田腳河原污水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果Table 1 Monitoring result

7、 and means of Water Quality of Tianjiao river檢測(cè)項(xiàng)目(CODcr/(mg·L -1 (BOD 5/(mg·L -1 (TN/(mg·L -1(NH 3-N/(mg·L -1(NO -3-N/(mg·L -1 (NO -2-N/(mg·L -1PH檢測(cè)值 110250 4080 12210 10120 1.0405.0 8.09.0516 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)第20卷第3期(2011年3月空滴灑布水,填料為粒徑432 mm的碎石,厚度80 cm。濕地各單元植物分布情況如下:7-A再力花(Thalia

8、 dealbata,7-B荻(M. sacchariflorus,7-C蘆葦(Ph. australis Trin,7-D荻、水蔥(S.tabernaemotani Gmel,8-A和8-B荻、美人蕉(Canna indica,8-C 美人蕉,8-D荻、紙莎草(Cyperus papyrus。1.3 濕地系統(tǒng)運(yùn)行沙田濕地所在的深圳地區(qū)地處赤道的邊緣,屬熱帶海洋性氣候,累年月平均溫度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2,其春、夏、秋3季月平均氣溫均接近或高于20 ,只有冬季的十二月份和一、二月份氣溫相對(duì)較低,這樣的氣候條件對(duì)人工濕地的運(yùn)行十分有利,但也會(huì)在一定程度上影響運(yùn)行效果。因此,本濕地采用兩種模式運(yùn)行:411月

9、份高水力負(fù)荷運(yùn)行,1、2、3、12月份采用低水力負(fù)荷運(yùn)行。1.4 監(jiān)測(cè)分析方法現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)于2002年5月開始,至2008年4月止,歷時(shí)六年。其中,2002年的監(jiān)測(cè)期是512月,豐水期占主體,原水各種污染物的質(zhì)量濃度較低;而2008年是14月,枯水期為主,原水污染物質(zhì)量濃度較高。受地面降水的影響,平均進(jìn)水質(zhì)量濃度在低水力負(fù)荷期略高于高水力負(fù)荷期。在河道進(jìn)水口、布水槽、一級(jí)濕地中間溢流堰、一級(jí)濕地末出水堰、二級(jí)濕地出水口分別設(shè)置a、b、c、d、e 5個(gè)取樣點(diǎn)(圖1。常規(guī)采樣,每周一次。特定項(xiàng)目監(jiān)測(cè),按需要隨時(shí)進(jìn)行。此外,分別選擇2003年、2005年和2007年,在溫度較為穩(wěn)定、降雨量較少的12月份

10、對(duì)濕地系統(tǒng)內(nèi)氮素的形態(tài)變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè);2003年10月進(jìn)行了濕地沿程溶解氧的測(cè)定,測(cè)定期間采用了兼性調(diào)節(jié)塘回流的運(yùn)行方式,取樣點(diǎn)位于水面下15 cm。其中,一級(jí)濕地中部的溢流堰在堰口上下兩側(cè),一級(jí)濕地末端堰口上和二級(jí)濕地滴灑布水后分別取樣監(jiān)測(cè)。各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)按水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版。2 結(jié)果與討論2.1 濕地系統(tǒng)脫氮效果的時(shí)間變化規(guī)律2.1.1 濕地系統(tǒng)脫氮效果的逐年變化規(guī)律從圖2可見,隨著流域范圍內(nèi)企業(yè)和居民數(shù)量的增加,低水力負(fù)荷期除2004年外進(jìn)水質(zhì)量濃度 1.集水井2.污泥濃縮池3.初沉池4.污泥脫水機(jī)房5.配電室及值班室6.兼性調(diào)節(jié)塘7.一級(jí)濕地8.二級(jí)濕地圖1 沙田人工濕地平

11、面圖Fig. 1Plan Layout of Shatian Constructed Wetland表2 沙田人工濕地水力負(fù)荷及月平均氣溫統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of hydraulic load and monthly average temperature in Shatian constructed wetland月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 累年月平均溫度/13.1 14.3 18.0 22.1 25.5 27.1 28.3 27.9 26.8 23.5 19.1 15.0 水力負(fù)荷/(m·d-1 0.10.3 0.10.3 0

12、.10.3 0.30.50.30.50.30.50.30.50.30.50.30.5 0.30.5 0.30.50.10.3楊璇等:兩級(jí)人工濕地用于村鎮(zhèn)污水脫氮的長(zhǎng)期運(yùn)行特性研究 517總體呈上升趨勢(shì);但在高水力負(fù)荷期受降雨等多種因素的影響,這種趨勢(shì)不明顯。高水力負(fù)荷期。監(jiān)測(cè)的前4年,濕地內(nèi)的植物和微生物隨著環(huán)境適應(yīng)性的增強(qiáng)、生長(zhǎng)穩(wěn)定性的提高,種類和生物量均明顯增加,濕地對(duì)污染物的處理能力因此得到了提高,TN的去除率呈逐步上升趨勢(shì),從2002年的43.9%提高到了2005年的56.5%。但隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),濕地系統(tǒng)內(nèi)部的固相沉積物不斷累積,2005年起濕地系統(tǒng)前端和過(guò)水流量較大的部位逐漸出現(xiàn)

13、了明顯的堵塞和短路現(xiàn)象,有效處理容積減小和流程縮短的影響開始顯現(xiàn),TN處理能力也因之略呈下降趨勢(shì),至2008年降至50.9%,但仍明顯高于2002年的運(yùn)行初期。低水力負(fù)荷期。就華南地區(qū)而言,本水期是一年之中人工濕地運(yùn)行最不利的季節(jié),但在采用了降低負(fù)荷運(yùn)行的情況下,濕地系統(tǒng)TN去除率穩(wěn)定在44.3%到50.2%之間,與運(yùn)行條件較好的高水力負(fù)荷期去除率相當(dāng),說(shuō)明采用降負(fù)荷方式應(yīng)對(duì)季節(jié)變化的影響是行之有效的。而且對(duì)比兩個(gè)水期的TN去除率可以看出,低水力負(fù)荷期達(dá)到了更好的系統(tǒng)穩(wěn)定性即便在環(huán)境條件不利的情況下。從兩圖的標(biāo)準(zhǔn)差值可以看出,TN去除率的波動(dòng)總體呈減小的趨勢(shì),說(shuō)明濕地系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性在運(yùn)行期內(nèi)

14、有所提高,這主要出于兩方面的原因:其一,隨著河道水量的逐年增大,原水TN質(zhì)量濃度的變化幅度有所降低;其二,隨著濕地生態(tài)系統(tǒng)生物數(shù)量和復(fù)雜程度的提高,各生物相處理污水的能力更趨于穩(wěn)定。2.1.2 人工濕地脫氮效果的逐月變化規(guī)律季節(jié)因素是氣溫、微生物活性和植物長(zhǎng)勢(shì)等的綜合體現(xiàn),隨著季節(jié)的變化,人工濕地對(duì)TN的去除率有較大的波動(dòng)。從圖3可以看出,在1、2、12月份,盡管水力負(fù)荷已降至很低,有時(shí)甚至采用了兼性調(diào)節(jié)塘或一級(jí)濕地出水回流至集水井的運(yùn)行調(diào)節(jié)措施,TN 的去除率仍然不高,僅為36.0%47.6%;但在其他月份,3月和59月的平均TN去除率達(dá)到了45%以上,6月份甚至高達(dá)61.17%。分析其原因

15、,從表2累年月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)可以看到,1、2、12月份的當(dāng)?shù)卦缕骄鶜鉁夭蛔?5 ,加之雨量稀少,植物生長(zhǎng)減緩;濕地系統(tǒng)中一般多以中溫性微生物為主,較低的環(huán)境溫度會(huì)降低其活性,這些因素都會(huì)使微生物脫氮的效率下降。其他的9個(gè)月,當(dāng)?shù)氐脑缕骄鶜鉁卦?8 以上,雨量充沛,植物生長(zhǎng)旺盛,基質(zhì)中微生物的活性也較高,因此濕地系統(tǒng)獲得了較高的TN去除率。隨季節(jié)更迭,當(dāng)?shù)亟涤炅孔兓@著,濕地進(jìn)水中各種氮素污染物質(zhì)量濃度波動(dòng)較大,濕地的脫氮能力與此關(guān)聯(lián)密切:在高負(fù)荷運(yùn)行期,4、10、11月份的TN去除率分別為40.8%、41.6%和41.6%,明顯低于其它月份,而這3個(gè)月與其他月份最為顯著的差別是降雨量少,進(jìn)水TN

16、質(zhì)量濃度較高,導(dǎo)致了系統(tǒng)的TN負(fù)荷率較高。全年中,3月是進(jìn)水TN質(zhì)量濃度最高的月份,達(dá)到了66.6 mg·L-1,但TN平均去除率卻達(dá)到了52.6%的較高水平,究其原因,3月份的氣溫和植物長(zhǎng)勢(shì)不及411月份,在 考察體系中唯一的有利因素就是當(dāng)時(shí)采用的是低0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.001月3月5月7月9月11月(TN/(mgL-120.0030.0040.0050.0060.0070.00去除率/%去除率圖3 不同月份人工濕地TN去除結(jié)果曲線Fig. 3 Monthly variation curve of TN removal (A高水力負(fù)荷期

17、(B低水力負(fù)荷期圖2 人工濕地對(duì)TN去除結(jié)果年度變化曲線Fig. 2 Annual variation curve of TN removal result518 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào) 第20卷第3期(2011年3月水力負(fù)荷的運(yùn)行方式,導(dǎo)致了濕地總體的TN 負(fù)荷率較低。綜上可以推斷,污染物負(fù)荷率是濕地脫氮的一個(gè)重要影響因素,如何確定其合理的取值范圍是系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。2.2 氮在濕地系統(tǒng)內(nèi)的形態(tài)變化規(guī)律圖4是各種氮素在濕地中的質(zhì)量濃度變化曲線,其中,有機(jī)氮因當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)條件所限,采用TN 與其它形式氮差值的方法計(jì)算。由結(jié)果可知,污水的總體組成和變化規(guī)律較為一致,河道原水中的氮主要以NH 3-N 形式

18、存在,約占TN 的60.0%93.6%,其次為NO -3-N 和有機(jī)氮,NO -2-N 最少。 已有的研究表明,人工濕地脫氮的途徑主要有3種:植物吸收、氨氮揮發(fā)和微生物生物脫氮。由圖4可知,TN 質(zhì)量濃度在濕地系統(tǒng)內(nèi)呈持續(xù)下降的趨勢(shì),且存在明顯的相互轉(zhuǎn)化跡象,符合微生物脫氮的一般規(guī)律。在預(yù)處理段(a-b,可溶性TN 占了總量的93.7%,沉淀池、兼性調(diào)節(jié)塘的脫氮效果不理想,TN 去除率僅為11.1%;但有機(jī)氮質(zhì)量濃度降低和氨氮質(zhì)量濃度升高十分明顯,說(shuō)明兩者之間發(fā)生了形態(tài)的轉(zhuǎn)換,有機(jī)氮大量轉(zhuǎn)化成了氨氮。在一級(jí)濕地上半段(b-c,碳源和DO 均較為充足,各形態(tài)氮質(zhì)量濃度均有不同程度的降低,相關(guān)研究

19、表明,這種條件下植物吸收會(huì)對(duì)脫氮有所貢獻(xiàn),但非常有限,主要是微生物脫氮的結(jié)果,甚至存在著同步硝化和反硝化作用20。在一級(jí)濕地下半段(c-d,TN 去除率有所降低,隨著NH 3-N 質(zhì)量濃度的降低,NO -3-N 出現(xiàn)了少量累積;此時(shí)的有機(jī)氮質(zhì)量濃度略有上升,大概是由于當(dāng)時(shí)7-D 單元植物的大量枯萎、腐爛,溶入水體影響了出水的水質(zhì)。在二級(jí)濕地(d-e,TN 去除率達(dá)33.3%,明顯高于一級(jí)濕地的16.3%。究其原因:一方面,有學(xué)者研究表明濕地后部具有更高的硝化/反硝化菌群數(shù)量20,這些部位理應(yīng)具有更好的脫氮能力;另一方面,濕地改變了流態(tài),垂直流的形式更有利于脫氮。但同樣在該段,隨著NH 3-N

20、質(zhì)量濃度的降低,NO -3-N 質(zhì)量濃度顯著上升,并出現(xiàn)了大量的積累。當(dāng)時(shí)對(duì)二級(jí)濕地進(jìn)水的CODcr/TN 和DO 進(jìn)行了監(jiān)測(cè):CODcr/TN 僅為2.91,電子供體明顯不足;而DO 的進(jìn)水值較高,但出水值已趨近于零,考慮到污水流程、植物根系分布的不均勻性,可推斷二級(jí)濕地下層應(yīng)該存在大量的厭氧/缺氧微環(huán)境,不會(huì)因此限制反硝化過(guò)程的進(jìn)行,因而C/N 較低應(yīng)該是二級(jí)濕地硝化/反硝化過(guò)程的重要限制性因素。 2.3 脫氮效果的一些關(guān)鍵影響因素人工濕地脫氮除受污染物負(fù)荷、溫度、植物長(zhǎng)勢(shì)等影響外,碳源、pH 值、DO 等也會(huì)對(duì)處理能力產(chǎn)生影響,所以本研究也對(duì)此進(jìn)行了跟蹤。 2.3.1 碳源對(duì)脫氮效果的影

21、響2003年810月沙田人工濕地月平均氣溫為2925.1 ,植物總體長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)定,河水CODcr 、TN 等水質(zhì)指標(biāo)變化幅度較大,我們對(duì)這段時(shí)間濕地系統(tǒng)進(jìn)水C/N 與TN 去除率進(jìn)行了對(duì)比統(tǒng)計(jì),結(jié)果見圖5。由圖可知,當(dāng)進(jìn)水C/N 由0.7提高到8.4時(shí),其平均去除率由35.3%上升到了58.6%,C/N與濕0204060801000.51.52.53.54.55.56.57.58.5(CODcr /(TN T N 去除率/%圖5 濕地系統(tǒng)C/N-TN 去除率關(guān)系圖Fig. 5Relation between C/N-TN remvoal rate of the CWs0.005.0010.0015

22、.0020.0025.0030.0035.0040.0045.00abcde/(m g ·L -10.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00ab c d e/(m g ·L -10.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00/(m g ·L -1圖4 濕地系統(tǒng)內(nèi)氮素沿程變化曲線 Fig. 4 Variation curve of nitrogen in the CWs楊璇等:兩級(jí)人工濕地用于村鎮(zhèn)污水脫氮的長(zhǎng)期運(yùn)行特性研究 519地脫氮效能的關(guān)聯(lián)度非常高。C/N 在小于3.5時(shí)對(duì)脫氮

23、的影響最為顯著,此時(shí)隨著C/N 的提高TN 去除率上升十分明顯;而當(dāng)C/N 小于2.8時(shí),TN 去除率的波動(dòng)性明顯增大,說(shuō)明此時(shí)碳源問(wèn)題已明顯影響了濕地系統(tǒng)脫氮的穩(wěn)定性。此外,同期還監(jiān)測(cè)了碳氮比的沿程變化,由圖6可知,C/N 在濕地系統(tǒng)中呈下降的趨勢(shì),至二級(jí)濕地進(jìn)水已不足3.0,這必定很難滿足反硝化過(guò)程對(duì)碳源的需要,極易使反應(yīng)難以徹底進(jìn)行而形成NO -3-N 的累積,這個(gè)推論被圖4的監(jiān)測(cè)結(jié)果所證實(shí)。所以合理提高濕地后半程污水中的C/N 值將有助于系統(tǒng)脫氮效率的提升。 2.3.2 pH 值對(duì)脫氮效果的影響 pH 值是人工濕地脫氮的重要環(huán)境因素之一。表3為枯水期濕地系統(tǒng)各部位的pH 值監(jiān)測(cè)結(jié)果。本

24、濕地的pH 值大致處于7.08.0之間,沿程緩慢下降,出水仍呈微弱的堿性。各種濕地植物在此條件下均獲得了十分旺盛的生長(zhǎng),說(shuō)明對(duì)這樣的生境較為適應(yīng)。一般在自然環(huán)境中pH 值>8.0才有可能造成NH 3-N 的大量揮發(fā)21,本濕地顯然未達(dá)到這樣的條件;而本濕地的pH 值范圍恰好處于硝化/反硝化細(xì)菌最適pH 值區(qū)間,十分有利于濕地系統(tǒng)的微生物脫氮作用。 2.3.3 DO 對(duì)脫氮效果的影響濕地的長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果顯示:夏季一般當(dāng)濕地進(jìn)水DO 值高于3.5 mg·L -1時(shí),系統(tǒng)對(duì)TN 可獲得高而穩(wěn)定的去除率,而當(dāng)DO 值較低時(shí),TN 去除率下降明顯且波動(dòng)性增大;在秋、冬季則需要更高的進(jìn)水DO

25、 質(zhì)量濃度,因?yàn)樵诳菟?不僅進(jìn)水的污染物質(zhì)量濃度明顯高于夏季,而且隨著氣溫的降低,植物的生理活動(dòng)開始減弱,污水進(jìn)入濕地后隨著DO 的大量消耗,隨機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示一般至一級(jí)濕地的下半段DO 值便已接近于零水體處于缺氧或厭氧狀態(tài),這將導(dǎo)致濕地系統(tǒng)后半段脫氮能力的顯著下降。如果這種情況持續(xù)時(shí)間較過(guò)長(zhǎng),填料內(nèi)會(huì)產(chǎn)生并積聚大量的H 2S 、NH 3,在濕地內(nèi)即可聞到強(qiáng)烈的刺激性氣味,甚至發(fā)生植物根系的腐爛,嚴(yán)重影響植物的正常生長(zhǎng),進(jìn)一步影響濕地的脫氮能力。由此可見,如何提高濕地系統(tǒng)的溶解氧水平是實(shí)現(xiàn)高效脫氮的關(guān)鍵。在本濕地系統(tǒng)中,布水槽、一級(jí)濕地中間的溢流堰、一級(jí)濕地末端的出水堰、二級(jí)濕地滴灑式布水管等

26、均可以產(chǎn)生跌水曝氣作用。由表3的沿程監(jiān)測(cè)結(jié)果可知,這些位置的跌水曝氣作用效果明顯,使大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)位污水的DO 值達(dá)到了2.0以上,保證了硝化反應(yīng)的順利進(jìn)行。3 結(jié)論(1本濕地在6年的監(jiān)測(cè)運(yùn)行過(guò)程中,前半段隨著微生物種類的豐富和生物量的增長(zhǎng),TN 去除率逐漸上升;但后半期,固相沉積物的過(guò)度累積導(dǎo)致了明顯的填料堵塞和水流短路現(xiàn)象,TN 去除率隨之出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)。 (2在本濕地所在的華南地區(qū),季節(jié)變化仍然是影響脫氮效果的重要因素。低溫少雨的1、2、12月份,即使采用低水力負(fù)荷運(yùn)行,TN 去除率仍處于較低的水平;311月份是一年中濕地系統(tǒng)脫氮效率較高的時(shí)期。 (3從濕地沿程各形態(tài)氮素質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)

27、看,不同形態(tài)的氮存在明顯的轉(zhuǎn)化跡象,驗(yàn)證了硝化/反硝化作用是濕地脫氮的重要途徑之一。 (4碳源是本濕地脫氮效果的重要影響因素之一,沿流程隨著有機(jī)物的不斷去除,在濕地后半部分出現(xiàn)了電子供體不足,形成了硝態(tài)氮的累積,一定程度上限制了TN 的脫除。(5pH 值和DO 通常也是濕地脫氮的重要影響因素,本濕地水質(zhì)一直呈微堿性,較有利于植物生長(zhǎng)和生物脫氮的進(jìn)行。在合理的運(yùn)行調(diào)控措施保證下,濕地內(nèi)部監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的DO 值只要保持在2.0 mg·L -1以上,即可獲得良好穩(wěn)定的脫氮效果。參考文獻(xiàn): 1 ZHANG Dongqing, GERSBERG M R, KEAT T S. Constructed

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29、口 1.50±0.35 7.95±0.41布水槽 6.95±0.21 7.85±0.18溢流堰 3.40±0.56/4.90 ±0.33 7.71±0.17 一級(jí)濕地末 2.05±0.84/5.50±0.62 7.52±0.13 總出水 0.05±0.04 7.28±0.08溢流堰和一級(jí)濕地末DO 結(jié)果“/”前后分別為跌水前后監(jiān)測(cè)值520 2 VYMAZAL J. Horizontal sub-surface flow constructed wetlands Ondrejo

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