微曝气人工湿地的污染物去除效果及机理研究

发布时间：2020-06-23 15:55

【摘要】：水中溶解氧水平直接影响有机物降解、氮的硝化-反硝化等过程,对人工湿地污染物处理有着重要影响,人工湿地微曝气条件研究日益受到重视。但是,迄今人们对人工湿地中微曝气影响有机物、氮等物质的转化特点及过程机制了解甚为有限。针对微曝气对人工湿地运行过程的影响以及微曝气人工湿地对水中污染物的去除机理,本文对微曝气复合人工湿地示范工程的长效机制进行了考察,在微曝气人工湿地中试装置中研究了不同碳氮比、不同氮素种类及浓度条件下人工湿地内DO的变化及污染物去除特点与规律,揭示了微曝气人工湿地污染物去除机理,可为微曝气人工湿地的推广应用提供支持。得出的主要结论如下:(1)微曝气人工湿地显著地提高了人工湿地的溶解氧水平,其浓度达到3—5mg/L,有效缓解了人工湿地供氧不足,使得微生物好氧分解得到强化。(2)微曝气人工湿地示范工程对浊度、COD、TP、NH_4~+-N和TN的平均去除率分别为89.2%、89.0%、71.1%、71.1%、64.3%,其中出水COD和NH_4~+-N能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标,出水TN和TP达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标。(3)在实验碳氮比范围内(C/N=3、6、9),微曝气人工湿地对总氮去除率随碳氮比的增加呈现先增加后降低的特点,适宜的碳氮比为6。提高碳氮比有利于反硝化的进行,但进一步提高碳氮比氨氮的氧化受到了高有机物含量的抑制,导致反硝化硝酸盐底物浓度不够,因而总氮的去除率降低。(4)适宜的氨氮浓度对总氮的去除有着积极的影响,过量的氨氮浓度对污染物指标去除率都有消极影响,氨氮浓度过高对微生物的抑制作用较明显。在本实验条件下,微曝气人工湿地适宜的进水氨氮浓度不能超过140mg/L。硝态氮的浓度变化对污染物去除没有影响。(5)研究发现第三湿地单元中COD和TN的减少量的比值为1.1,小于相关文献中对于反硝化过程理论的比值,说明COD的减少量即使全部用于反硝化脱氮也是不足的,因此推测本次实验的人工湿地中可能存在适宜低碳氮比的微生物脱单过程,如厌氧氨氧化、硫自养反硝化、短程硝化反硝化等。(6)碳氮比、氮素种类及浓度对TP去除影响较小,微生物在湿地TP去除中的作用十分有限,非生物过程的TP去除是本湿地TP去除的重要途径。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

植物类型,表面流

图 1.1 不同植物类型人工湿地Fig. 1.1 Constructed Wetland with different plant types③ 在污水处理领域，按照人工湿地系统的布水方式和污水的流态，将人工湿地分为表面流人工湿地（SFW，SurfaceFlowWetland）、水平潜流人工湿地(SSFW，Subsurface Flow Wetland)、垂直潜流人工湿地（VFW，Vertical Flow Wetland)、潮汐流人工湿地（TFW，Tidalflowwetland）等四种类型[9] [19]。不同类型的人工湿地污水处理系统具有不同的构造和特征，针对不同性质的污水处理效果也不经相同，因此要根据具体情况选择合适的人工湿地污水处理系统。1) 表面流人工湿地（SFW，Surface Flow Wetland）表面流人工湿地具有自由水面，与自然湿地最为接近。污水从湿地表面流过，由于接触面积较大而且停留时间较长，因此保证了悬浮物和有机质的去除效果较好，但是营养盐的去除率偏低（10％—12％）。表面流人工湿地构造简单，投资低，运行管理简单，但是水力负荷较低，占地面积偏大，水面暴露冬季易结冰，夏季易滋生蚊蝇、散发臭气，处理效果一般，所

迁移转化,湿地

尽管基质的吸附和植物的吸收能够去除污水中的一部分有机污染物，但分有机污染物还是依靠微生物的同化和异化作用来去除。微生物的代谢系统中不同位置氧含量的多少分为好氧代谢过程和厌氧代谢过程。好氧是在氧气充足的情况下，有机污染物在好氧异养菌的作用下，被分解为二水以及用于微生物自身细胞合成的物质。厌氧代谢过程主要依靠专性和异养菌完成，它的代谢过程更为复杂、缓慢。其中专性厌氧菌以甲烷细菌，目前已经分离培养出了数十种。③ 氮元素的去除机理污水中氮元素的存在形态主要有硝态氮、亚硝态氮、氨氮和有机氮，其氮和有机氮是生活污水中的主要形态。氮元素在人工湿地系统中的去除基质吸附、植物吸收和微生物的氨化、挥发、硝化和反硝化等作用。植物后通过收割去除。微生物的作用最后形成 N2、NO、NO2 等气体释放到大生物脱氮是人工湿地系统最主要和最经济的脱氮方式[43]。人工湿地中氮转化图如图 1.2。

【参考文献】