外加碳源強(qiáng)化人工濕地脫氮研究.pdf

1、本研究基于“十二五”國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)“渾河中游水污染控制與水環(huán)境綜合整治技術(shù)集成與示范課題”中的“濕地持續(xù)凈化污水處理廠尾水”研究任務(wù)。針對(duì)污水處理廠尾水氮元素超標(biāo)且碳氮比較低的現(xiàn)狀，采用人工濕地處理技術(shù)進(jìn)行深度處理，而碳源是限制人工濕地脫氮效率的最主要因素。因此通過外加碳源強(qiáng)化人工濕地勢(shì)在必行。本研究選取潮汐流人工濕地、潛流人工濕地小型裝置作為研究對(duì)象，采用堿加熱、酸堿加熱處理的玉米秸稈和沈陽振興污泥處置廠的特殊工藝

2、污泥作為固體碳源，通過人工配制模擬污水處理廠尾水的污水，研究外加碳源后兩種類型人工濕地對(duì)污水的凈化效果。通過研究潮汐流人工濕地運(yùn)行周期內(nèi)不同空間不同時(shí)間各反應(yīng)器對(duì)污染物的凈化機(jī)理，進(jìn)一步確定碳源添加量?？疾齑颂荚刺砑恿肯孪到y(tǒng)運(yùn)行效果。最后對(duì)潮汐流人工濕地硝態(tài)氮去除率進(jìn)行動(dòng)力學(xué)擬合，比較固體碳源的反硝化速率。
　　通過靜態(tài)釋放實(shí)驗(yàn)表明堿處理后的玉米秸稈、特殊工藝污泥釋放穩(wěn)定后累積碳氮比分別為27.3、8.4;平均每日碳元素釋放量分別

3、為10.31 mg、8.98 mg;平均每日氮元素釋放量分別為0.20 mg、0.21 mg。通過分析兩種固體浸出液的三維熒光光譜，堿處理玉米秸稈中微生物可利用的小分子有機(jī)物含量更高。為了將濕地碳氮比由進(jìn)水的4∶1提高到5∶1，參考相關(guān)文獻(xiàn)，根據(jù)公式初步確定碳源添加量為150g。
　　通過監(jiān)測(cè)添加150g固體碳源后人工濕地對(duì)各種污染物去除效果可知，添加150g固體碳源提高了人工濕地脫氮效率，但并不明顯。添加150g固體碳源補(bǔ)充了進(jìn)

4、水碳氮比的不足，理論上使系統(tǒng)碳氮比提到5∶1。但在實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)內(nèi)部碳氮比并不能達(dá)到5∶1。其中反應(yīng)末期未添加碳源的潮汐流人工濕地系統(tǒng)D處碳氮比最低，僅為1。為了使?jié)竦貎?nèi)部反應(yīng)期內(nèi)最低碳氮比提高到5∶1，將碳源添加量調(diào)整為450g。
　　通過監(jiān)測(cè)添加450g固體碳源后人工濕地對(duì)各種污染物去除效果可知，添加450g堿處理秸稈固體碳源后的潮汐流人工濕地TN去除率提高40％。，潛流人工濕地提高32％。添加了450g固體碳源后兩種類型人

5、工濕地NH4+-N去除效果有明顯改善，均提高10％左右，兩種固體碳源NH4+-N去除率差別不大。添加450g堿處理秸稈、特殊工藝處理污泥固體碳源后的潮汐流人工濕地NO3--N去除率分別提高27％、10％。潛流人工濕地較未添加裝置NO3--N去除率分別提高了13％、10％左右。添加450g堿處理秸稈、特殊工藝處理污泥固體碳源后的潮汐流人工濕地NO2--N去除率分別提高27％、21％。潛流人工濕地較未添加碳源裝置NO2--N去除率分別提高了

6、55％、47％左右。提高碳源添加量沒有給系統(tǒng)COD的去除帶來較大負(fù)擔(dān)。
　　潮汐流人工濕地基質(zhì)床體的對(duì)COD、NH4+-N、NO2--N、TN的去除主要發(fā)生在中部礫石層，其次是基質(zhì)床體上層。而對(duì)NO3--N的去除主要發(fā)生在底層，上層NO3--N的去除率較低。潛流人工濕地內(nèi)各種污染物濃度隨水流方向呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。
　　通過對(duì)潮汐流單元的硝態(tài)氮去除效果擬合發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮的去除符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。添加堿處理秸稈的潮汐流人工濕地反硝

7、化速率常數(shù)kT是未添加碳源的潮汐流人工濕地2.12倍，是添加特殊工藝污泥的潮汐流人工濕地的1.28倍。玉米秸稈對(duì)人工濕地系統(tǒng)的反硝化作用的提升更為顯著。但從固體廢棄物資源化方面考慮，特殊工藝污泥作為外加固體碳源是可行的。
　　本研究結(jié)果對(duì)于污水處理廠的尾水脫氮具有較高的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)污水處理廠尾水氮元素超標(biāo)的現(xiàn)狀以及水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重的背景，本研究通過補(bǔ)充碳源提高碳氮比強(qiáng)化人工濕地脫氮能力，力求從源頭上解決上述問題，在污水處理領(lǐng)