好氧厌氧多级串联潜流人工湿地脱氮效果

第*’卷第期’(年月环!!境!!科!!学+,-./0,1+,23456.+,6+-7;B*’$,7BCD8B$’(好氧[厌氧多级串联潜流人工湿地脱氮效果李锋民$单时$王昊云’$宋妮$王震宇‘中国海洋大学环境科学与工程学院$青岛!’%%((’’‘天津出入境检验检疫局化矿金属材料技术中心$天津!*((F)$#摘要!为了调整传统潜流湿地内部溶解氧分布状态$提高其对生活污水水质净化的效率$对传统潜流湿地进行了不同区段的划分及功能强化$设计了不同结构的好氧P厌氧多级串联潜流人工湿地$研究了好氧P厌氧段比例(位置及人工曝气等因素对脱氮效率的影响$并与传统潜流湿地进行净化效果的比较B结果表明$传统潜流湿地对,]fFE,和2,的去除率分别为&‘Fj和F(‘%j$以好氧P厌氧P好氧段方式串联采用前部和后部曝气并作厌氧处理的潜流湿地即0E3E0强化曝气5=6aN#分别为##‘$j和)(‘$j’0E3E0强化曝气5=6aN对,]fFE,的去除率为((j$0E3E0不曝气5=6aN为)(j左右’在湿地前部(中部和后部曝气对,]fFE,的去除率分别提高&’‘&j($*‘%j和$‘#jB可见$在实验条件下曝气能显著提高湿地的脱氮效率$尤其是,]fFE,的去除率’在湿地不同位置曝气均能不同程度提高脱氮效率$在湿地前段和后段曝气的0E3E0强化曝气5=6aN能最大程度的提高,]fFE,和2,的去除率’但是曝气产生的富氧环境不利于反硝化反应的顺利进行$反硝化作用不充分是限制2,去除率的重要因素B关键词!曝气’溶解氧’好氧P厌氧串联’硝化’脱氮率中图分类号!_$(*‘!文献标识码!3!文章编号!(’)(E**(’(#(E()E($收稿日期#’((E(’E(*’修订日期#’((E()E()基金项目#国家水体污染控制与治理科技重大专项’((&\_($((E((&#’教育部科学研究重大项目*(&(%#’国家科技支撑计划项目’((%U36(U(*#作者简介#李锋民#$)g#$男$博士$主要研究方向为环境生物学$+EGDA;!;SG(K7MB@?BM8通讯联系人$+EGDA;!QD8V(%’&K7MB@?BM8V%6+\F4/11’7’%(7H+1=’)&+9%(’(%&+3’7[(F%&+3’7#3,#&1F7%84+I-+(,))%*E%)4F(*,4.=@8VEGA8$5]3,5:A$a3,[]D7E8’$50,[,A$a3,[\:@8E‘67;;@V@7S+8TAL78G@89D;5MA@8M@D8?+8VA8@@LA8V$0M@D8Y8AT@LNA97S6:A8D$bA8V?D7!’%%(($6:A8D’’‘2@M:87;7V6@89@L7S6:@GAMD;1A8@1@9D;1D9@LAD;$2AD8HA8+89LE+JA9.8NO@M9A78D8?bDLD89A8@UL@D$2AD8HA8!*((F)$$6:A8D#3,)&F7)!.87L?@L97D?HN99:@?ANN7;T@?7JV@8A89:@9LD?A9A78D;NRNLSDM@S;7QM78N9LM9@?Q@9;D8?N5=6aN#D8?A8ML@DN@9:@OLASAMD9A78@SSAMA@8M7SN@QDV@QD9@L$9:@9LD?A9A78D;5=6aNQ@L@?ATA?@?A897?ASS@L@89N@M9A78NQA9:@8:D8M@?S8M9A78NBXASS@L@89IA8?N7SD@L7RAMPD8D@L7RAM5=6aNQ@L@?@NAV8@?97N9?9:@A8S;@8M@7SLD9A7D8?;7MD9A787SD@L7RAMPD8D@L7RAM$DL9ASAMAD;D@LD9A78D8?79:@LSDM97LN789:@8A9L7V@8A8@SS;@89B2:@OLASAMD9A78@SSAMA@8M7S9:@QD9@LA89:ANN9?QDNM7GODL@?QA9:9:D9A89LD?A9A78D;5=6aNB2:@L@N;9NN:7Q@?9:D99:@L@G7TD;@SSAMA@8MA@N7S,]fFE,D8?2,A89LD?A9A78D;5=6aNQ@L@&‘FjD8?F(‘%jR9##‘$jD8?)(‘$jA8D@L7RAMPD8D@L7RAMPD@L7RAM5=6aNQA9:D@LD9A780E3E05=6aNQA9:D@LD9A78#9L@D9G@89B3@LD9A78A89:@SL789D8?A89:@L@DL$D8?D8D@L7RAM9L@D9G@89A89:@GA??;@QDNN@?A89:AN9L@D9G@89B/@G7TD;@SSAMA@8M7S,]fFE,A80E3E05=6aNQA9:D@LD9A789L@D9G@89QDN((j$Q:A;@9:D97S0E3E05=6aNQA9:79D@LD9A78QDNDR79)(jB2:@L@G7TD;@SSAMA@8MA@N7S,]fFE,A88@Q5=6aNQA9:D@LD9A78A89:@SL789D8?A89:@L@DLQ@L@A8ML@DN@?R&’‘&jD8?$‘#jR9$*‘%jA89:@GA??;@B.9N:7QN9:D9D@LD9A78MD8NAV8ASAMD89;AGOL7T@9:@L@G7TD;@SSAMA@8M7S8A9L7V@8$@NO@MAD;;,]fFE,B3@LD9A78A89:@SL789D8?RDMIMD8VL@D9;AGOL7T@9:@L@G7TD;@SSAMA@8M,]fFE,D8?2,BU9D@LD9A78L@N;9A8V977JV@8ELAM:@8TAL78G@89AN879M78?MAT@979:@?@8A9LASAMD9A78$Q:AM:QA;;R@D8AGO7L9D89SDM97L7S;AGA9A8V9:@2,L@G7TD;@SSAMA@8MBA%HI+&*,!D@LD9A78’?ANN7;T@?7JV@8’D@L7RAMPD8D@L7RAM’8A9LASAMD9A78’L@G7TD;@SSAMA@8M7S8A9L7V@8!!人工湿地M78N9LM9@?Q@9;D8?N#是’(世纪$(年代末发展起来的一种污水处理技术$具有出水水质较好(氮磷去除能力强(运行维护方便(管理简单(投资及运行费用低等优点B微生物的硝化和反硝化作用是潜流人工湿地NRNLSDM@S;7QM78N9LM9@?Q@9;D8?N$5=6aN#脱氮的主要机制*+B由于单一潜流人工湿地自身结构的限制$填料中供氧不足而长期保持在厌氧或缺氧状态$抑制了硝化细菌的活性$使硝化作用进行的不完全$限制了人工湿地的脱氮能力*’+B而采用人工曝气的方式虽然有效增加了系统溶氧分布$提高了人工潜流湿地,]fFE,的去除率**$F+$但反硝化过程受到抑制$因而2,去除率的提高不显著B潜流湿地结构设计不合理是导致2,去除效果较差的主要原因B因此设计时既要保证水环!!境!!科!!学*’卷中有充足的溶解氧以完成,]fFE,的硝化$同时又要使反硝化细菌有适宜的厌氧缺氧环境和充足的有机物来源$以保障反硝化过程顺利进行$以此达到提高,]fFE,和2,去除率的效果B本研究将传统潜流湿地沿水流方向划分为若干不同的好氧段和厌氧段$采取强化曝气和强化厌氧(优化好氧P厌氧段比例和位置等措施对生活污水水质净化效果的影响$以期达到改善湿地内溶解氧分布状态(提高硝化反硝化细菌活性(提高污染物去除效果尤其是脱氮效果的目的$为人工湿地污水处理技术的改进提供理论基础和应用借鉴BJK材料与方法JLJ!试验设计及装置潜流人工湿地NRNLSDM@S;7QM78N9LM9@?Q@9;D8?N$5=6aN#装置材料为W-6$长r宽r深为‘’)Gr(‘’Gr(‘*G$总有效面积约为‘)G’$箱内从下至上依次填充砾石层粒径*g)MG#(煤渣层粒径g*MG#(土壤层$厚度依次为)()()MGB试验装置共%套$分别为#好氧E厌氧E好氧D@L7RAMED8D@L7RAMED@L7RAM$0E3E0#强化曝气组$$好氧E厌氧E好氧0E3E0#$%厌氧E缺氧E好氧3E3E0#强化曝气组$&厌氧E缺氧E好氧3E3E0#$,好氧E好氧E厌氧0E0E3#强化曝气组$-传统模式组$如图所示B其中$强化曝气组的好氧段底部铺设人工设计的.工/形曝气管$通过空压机对槽内进行均匀曝气$为强化厌氧效果$厌氧段的土壤表层全部用塑料布密封$传统模式的湿地不区分好氧段和厌氧段$不作曝气和厌氧处理$作为对照B湿地沿水流方向均分为*段$每段之间设有MG厚隔板$各隔板在不同高度均匀开孔$使水体在箱内呈波形流动$箱体后端以旋转弯头控制出水水位B每个湿地设定%个水样采集点$分别在距进水口((*(()(($((#(和(MG处$如图’所示B所有湿地均不种植植物B图JK新型潜流人工湿地装置平面示意=AVB!W;D87S9:@8@QM78N9LM9@?Q@9;D8?图MK新型潜流人工湿地装置示意=AVB’!5M:@GD9AM?ADVLDG7S9:@8@QM78N9LM9@?Q@9;D8?JLM!研究方法为保证进水的稳定性和连续性$参照农村生活污水水质进行配水$主要成分为葡萄糖(淀粉(蛋白胨(牛肉膏(,]F#’50F(,D]60*(,D’60*和6D6’等$进水水质指标见表B采用连续进水的方式$水力停留时间)?$水力负荷约%MGP?B连续进水’周后$进行取样测定B表JK人工湿地供试污水水质状况2DR;@!.8S;@89QD9@LdD;A9ODLDG@9@LN7SM78N9LM9@?Q@9;D8?参数60XPGV)4h,]fFE,PGV)4h,0h*E,PGV)4h,0h’E,PGV)4hO].Pm进水&F‘))’‘$’(‘’)(‘(’*$g&’(g’)JLN!分析测试方法采样频率每周一次$采集后立即测定60X(,]fFE,(,0h’E,(,0h*E,(X0(O]和水温B60X(,]fFE,(,0h’E,(,0h*E,的测定均采用文献*)+的标准方法进行分析$O]值用玻璃O]计测定$X0采用a2a’U’(E(($型溶氧仪测定BMK结果与分析MLJ!5=6aN结构和曝气对,]fFE,的去除效果比较了不同结构的%种5=6aN对,]fFE,去除效果随时间的变化$结果如图*所示B在湿地稳定运行初期$0E3E0强化曝气5=6aN对,]fFE,的去除率为((j$0E3E0不曝气的5=6aN为)(j左右$可见$结构相同的5=6aN由于曝气状态的不同$对水质的净化效果有显著差异$曝气能够提高,]fFE,的去除率B在运行’(?后$不曝气的*种5=6aN对,]fFE,的去除率从)(j左右分别下降到%‘)(j(‘F%j和($随运行时间的延长出现不同程度的降’)期李锋民等!好氧P厌氧多级串联潜流人工湿地脱氮效果低$而*种曝气的5=6aN对,]fFE,的去除率稳定在#&j以上B这说明$曝气能够显著提高,]fFE,的去除率$且效果稳定持久B强化曝气的*种结构的5=6aN对,]fFE,的去除率在((j左右$去除效率相当$说明在曝气状态下$5=6aN结构对,]fFE,的去除效果影响不显著B图NK!种湿地出水=:cO.=去除率随时间的变化=AVB*!,]fFE,L@G7TD;LD9@DG78V?ASS@L@89Q@9;D8?NMLM!5=6aN曝气段位置对,]fFE,的去除效果在湿地不同区段进行曝气$对,]fFE,的沿程处理性能也表现出一定的规律性B如图F所示$在湿地前部$传统模式5=6aN对,]fFE,的去除率为F‘*$j$0E3E0强化曝气组和0E0E3强化曝气组分别为&’‘&j和#)‘#j$可见$对湿地前部曝气可以表现出良好的,]fFE,去除性能’在湿地中部$相比0E3E0强化曝气组$0E0E3强化曝气组,]fFE,去除率提高了$‘#j’在3E3E0强化曝气组的后段曝气后$去除率迅速上升$达