复合生态床反硝化强化实验研究

段志勇 施汉昌 黄霞 胡洪营
（清华大学环境科学与工程系 北京100084）

1．前言

　　当前我国正在就面源污染控制方法进行深入研究，以期能够进入实际的推广应用阶段。人工湿地是面源污染控制的一种重要的工艺方法，本实验研究针对人工湿地中如何加强反硝化进行了比较详细的研究并在传统植物床系统的基础上通过改进人工湿地床体布水方式提出了更加有利于提高系统污水处理效率的床体形式。

2．实验装置

　　实验是在云南省滇池附近面源污染控制示范区内的农村地区进行的。试验用的床体为典型的传统形式的芦苇床。床体尺寸为长6米、宽1米、深0.6米，床体四周和底部密封了防渗材料，床体填料为炉渣。监测指标为COD、总氮。

3．实验结果和分析

　　3.1传统植物床人工湿地存在的问题
　　先通过传统植物床人工湿地动态运行实验来看污染物沿床体方向降解规律和传统植物床人工湿地存在的问题。
　　床体动态试验COD降解情况如图1所示：

　　从上述实验结果可以明显看出污水中的COD降解的规律性很强，在靠近床体的前部约三分之一处，水中COD降解很快，其降解约占总降解量的70%，这也就是说COD在床体前部三分之一处降解了约三分之二。
　　床体动态试验总氮降解情况如表1所示：

表1 床体动态试验总氮降解情况 取样点
编号 1号
取样点 2号
取样点 3号
取样点 4号
取样点 5号
取样点 6号
取样点 7号
取样点 总氮 20.7 20.193 19.703 17.408 15.497 11.937 11.075

COD在床体前部降解太快，造成后部可供反硝化利用的碳源不足，后阶段碳、氮比不能满足反硝化需要，使得反硝化过程受阻。
　　3.2人工湿地植物床反硝化改进形式
　　以上两个实验发现碳源在床体前部迅速下降造成的后部缺少碳源制约了反硝化过程的进行，针对这个反映出来的问题，容易想到在床体后部补充适量碳源，就能促进反硝化反应的进行。补充碳源的位置选在COD降解曲线的转折点处，即床体长度方向的距前端三分之一处，加入的污水量为床体总流量的30%。
　　为了检验改进的效果，进行了下面的改进验证实验。
　　3.3改进方案验证实验

　　从图2可以明显看出，改进床的1号点至3号点的总氮去除率为7.1%，未改进床的1号点至3号点的总氮去除率为4.8%，两者相差不大，而从3号点到7号点这一段距离，改进床的总氮去除率为76.7%，未改进床的总氮去除率为53.9%，显然，改进了布水方式的床体的总氮降解效果从床体3号点往后明显好于未进行改进的床体的总氮降解效果。这说明补充的碳源对反硝化过程的进行的确起到了促进作用。
　　下面通过一个床体COD比较实验看改进布水方式后的床体COD降解效果是否受到显著影响。实验结果如图3所示。
　　改进形式的芦苇茭草搭配种植床COD去除率为81%，未改进的茭草床的COD降解去除率为83%，可见，改进形式的芦苇茭草搭配种植床COD去除率比未改进的茭草床的COD降解去除率略微降低，其相对差值为2.41%，所以说改进布水方式后的床体COD降解效果受到的影响很小，保证了COD的去除率的要求。

4．结论

　　反硝化细菌需要有机碳源来合成新的细胞，碳源作为电子供体参加反硝化反应,如果水中有机碳浓度很低，则就需要另外提供有机碳源来满足反硝化过程的需要。所以碳源对反硝化过程的进行有着重要的影响。
　　基于经济因素的考虑，在城市生活污水活性污泥法处理工艺中，常常用未经二级处理的城市废水或某些工业废水作为外加碳源的处理方法。类似的，在用于滇池流域面源水污染控制中的人工湿地系统中，可以将一部分未经处理的村镇生活污水作为促进反硝化过程进行的外加碳源而在床体三分之一处加入。这种在床体后端补充适量碳源的方法能促进反硝化反应的进行，从而提高人工湿地系统对氮的去除效果。

参考资料

　　1．高拯民，李宪法等。城市污水土地处理利用设计手册。中国标准出版社,1991。