經(jīng)濟(jì)性潛流人工濕地氮磷資源化利用優(yōu)化研究.pdf

1、潛流人工濕地處理系統(tǒng)在“生物+生態(tài)”組合工藝中作為深度處理環(huán)節(jié)，其目的就是利用濕地中的植物及其構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)脫氮除磷，進(jìn)一步提升出水水質(zhì)，實現(xiàn)氮磷資源化。為了提高污水中氮磷的資源利用率并獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，采用水生蔬菜代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕地中種植的一般景觀植物。濕地對污水中氮磷的去除主要還是通過微生物的硝化-反硝化和濕地基質(zhì)的吸附沉淀作用，植物吸收所占比重較低。研究構(gòu)造多組經(jīng)濟(jì)植物濕地，提出改善植物吸收對濕地脫氮除磷貢獻(xiàn)的諸多措施，從而提高氮磷的

2、資源利用率。通過分析不同植物配置在其生長周期內(nèi)的凈化效果以及運(yùn)行條件對濕地氮磷去除效率的影響，并利用一級反應(yīng)動力學(xué)模型對濕地氮磷去除效果進(jìn)行預(yù)測，得出以下主要結(jié)論:
　　(1)從全年運(yùn)行結(jié)果來看，不同植物配置人工濕地對氮磷的去除效果隨季節(jié)變化較為顯著。夏秋季，各組濕地氮磷去除效率最高主要集中在7～9月份，在水力負(fù)荷為0.24m3/(m2·d)的條件下，除卻植物種植初期的短期時間，各組濕地出水NH4+-N、TN、TP濃度基本可達(dá)到《

3、城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。與夏秋季相比，冬春季各組濕地氮磷去除效率明顯降低并出現(xiàn)一定程度的波動，從出水平均濃度看，NH4+-N可達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，而大部分濕地TN和TP能達(dá)到一級B標(biāo)準(zhǔn)。冬季溫室大棚對濕地保護(hù)具有一定的效果，而在氣溫大幅回暖的3月份之后，室內(nèi)外處理效果差距逐漸縮小。
　　(2)浸潤線深度條件對濕地NH4+-N、TN、TP去除效率的影響因所種植物不同也有所差異。低浸潤線深度(

4、20cm)條件下水體復(fù)氧速率快，濕地溶解濃度高，有利于NH4+-N的去除，但由于相對水力停留時間較短以及缺氧環(huán)境的破壞，TN去除率不高，增加浸潤線深度到30cm，TN去除率明顯升高，而高浸潤線深度下卻有所降低，這是由于溶解氧不足限制了微生物硝化作用的進(jìn)行。TP的去除效率隨著浸潤線深度增加而升高，這是因為在水力負(fù)荷條件不變的前提下，有效接觸時間得到相對延長，有利于基質(zhì)吸附更加充分。
　　(3)采用“同端持續(xù)進(jìn)水5天-停運(yùn)兩天-切換進(jìn)

5、水點”的雙向進(jìn)水方式，與單向進(jìn)水濕地相比，雙向進(jìn)水濕地NH4+-N、TN、TP去除效率略低但差距并不明顯，尤其是在夏秋季，出水仍能達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，但兩種進(jìn)水方式的濕地中植物生長狀況明顯不同，雙向進(jìn)水濕地植物的植株高度、根系長度以及單位面積產(chǎn)量均有所提高，這表明雙向進(jìn)水對改善濕地前后段植物因營養(yǎng)不均衡導(dǎo)致長勢差異的情況具有一定效果。
　　(4)采用“瞬時進(jìn)水—運(yùn)行48h—瞬時排空—閑置6h”的間歇運(yùn)行方式，與連續(xù)運(yùn)行濕地相比，間歇運(yùn)

6、行濕地NH4-N、TN、TP去除效率略高，間歇運(yùn)行能有效改善濕地內(nèi)部溶解氧環(huán)境，這對氮的去除十分有利，而閑置時間濕地基質(zhì)重新充氧利于基質(zhì)對磷的吸附。
　　(5)對全年濕地植物生長狀況及收割之后的全氮、全磷含量的分析，計算濕地在不同試驗期內(nèi)的氮磷去除總量，考察植物吸收在整個濕地氮磷去除中的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，對于各種植物來說，氮、磷含量最高的部位均是葉片，夏秋季氮磷積累量最多的是空心菜，最少的是油麥菜，而冬春季最多的是水芹，最少的是香菜

7、，夏秋季植物吸收對濕地TN、TP去除貢獻(xiàn)率分別為9.74％和21.85％，冬春季則是6.56％和21.62％。
　　(6)運(yùn)用一級反應(yīng)動力學(xué)模型對濕地氮磷去除過程進(jìn)行模擬預(yù)測，以空心菜濕地和水芹濕地為研究對象，通過對比出水TN、TP濃度預(yù)測值與實測值，其相對誤差均方根(RRMSE)較為接近于零值，表明一級動力學(xué)模型適宜用來模擬和預(yù)測濕地污染物的去除過程。而Arrhenius方程對氮、磷去除過程中面積去除速率常數(shù)K的擬合由于干擾因素