濕地運(yùn)行對(duì)污水處理廠出水總氮的去除研究

王秀麗，李士賀，陳凡立，蔣文強(qiáng)

(1．山東省環(huán)科院環(huán)境科技有限公司，山東 濟(jì)南 250013；2．齊魯工業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353)

濕地運(yùn)行對(duì)污水處理廠出水總氮的去除研究

王秀麗1，李士賀2，陳凡立2，蔣文強(qiáng)2

(1．山東省環(huán)科院環(huán)境科技有限公司，山東 濟(jì)南 250013；2．齊魯工業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353)

人工濕地是一種利用基質(zhì)、水生植物和微生物之間的相互作用來處理污水的新技術(shù)。通過建設(shè)人工濕地來研究蘆葦、香蒲、黑麥草等水生植物對(duì)生化系統(tǒng)出水總氮去除率的影響。研究了人工濕地對(duì)總氮的去除效果。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，各種植物在人工濕地中生長(zhǎng)良好，對(duì)于污染物總氮達(dá)到了一定的降解效果。在植物生長(zhǎng)初期的初春四月，各濕地的凈化能力的高低順序?yàn)樘J葦>香蒲>黑麥草。通過控制變量法得知，在蘆葦、香蒲、黑麥草濕地中，由植物除氮平均去除率為分別為 33.1%、36.7%、34.7%、28.8%，蘆葦?shù)某首罡摺?/p>

人工濕地；總氮；水生植物

1 引言

人工濕地技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來的生物技術(shù)，主要用于環(huán)境地表水、黑臭水體、工業(yè)及生活污水廠的尾水處理等領(lǐng)域[1]。國(guó)內(nèi)目前對(duì)于人工濕地的研究日趨成熟[2]，天津環(huán)?？茖W(xué)研究所建立11個(gè)蘆葦濕地來研究濕地對(duì)于不同水力負(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷、停留時(shí)間等條件來研究其降解率[3]。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)針對(duì)香根草來建立人工濕地來研究植物對(duì)于不同種污染物的降解去除率[4]，并且達(dá)到了一定的效果。結(jié)果表明，全年的時(shí)間里，植物對(duì)于COD、BOD都有相當(dāng)好的降解效果，在最好的時(shí)候COD的降解去除率竟達(dá)到了90%[5]，這一切的成果讓人們?cè)絹碓街匾暤饺斯竦貙?duì)于各種污染物的降解[6]。本文以濟(jì)南長(zhǎng)清區(qū)污水處理廠生化池出水為研究對(duì)象，出水進(jìn)入人工濕地，研究通過濕地植物對(duì)總氮的去除效果。考察人工濕地不同植物群體脫氮的效果。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)藥劑與儀器

氫氧化鈉、鹽酸、過硫酸鉀、硝酸鉀、超純水等均為化學(xué)純。

紫外分光光度計(jì)、蒸汽消毒器、JA1003N析天平、500mL量筒、移液管、容量瓶、洗瓶、比色管、石英比色皿、錐形瓶等

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

廢水來源：濟(jì)南長(zhǎng)清區(qū)污水廠生化系統(tǒng)出水(總氮約30mg/L)；濕地來源：濟(jì)南長(zhǎng)清區(qū)污水廠出水人工濕地。

2.3 測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法

總氮，堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

(1)人工濕地及濕地植物構(gòu)建與篩選；(2)人工濕地系統(tǒng)去除氨氮試驗(yàn)研究。

3 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析

3.1 人工濕地方案選擇及分析方法的建立

本次人工濕地主要研究不同種植物對(duì)于水中總氮的去除效率，現(xiàn)將實(shí)驗(yàn)特分為四組，在驗(yàn)證植物的同時(shí)，還考慮其他因素對(duì)于總氮去除率的影響。方案如表1所示。

表1 不同條件不同植物實(shí)驗(yàn)分組

總氮標(biāo)線所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2，擬合曲線如圖1。

表2 總氮標(biāo)線

圖1 總氮標(biāo)線

以上是用硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液(稱取0.7218g經(jīng)105～110℃烘干4 h的有機(jī)純硝酸鉀溶于無氨水中，移至1000 mL容量瓶中，定容。將此溶液用無氨水稀釋10倍而得，此溶液每毫升含10μg硝酸鹽氮)。加入過硫酸鉀溶液然后經(jīng)過壓力蒸汽消毒器中在120～124℃加熱30min并加入(1+9)鹽酸1 mL，在紫外分光光度計(jì)上，用無氨水作參比，用測(cè)量的吸光度繪制校準(zhǔn)曲線。

3.2 人工濕地總氮去除率的影響

通過檢測(cè)濟(jì)南市長(zhǎng)清污水處理廠人工濕地水中總氮含量，根據(jù)不同濕地中總氮的含量變化，得出總氮數(shù)據(jù)表格如下表3。

表3 各組濕地中總氮含量

表3表示的是濟(jì)南長(zhǎng)清污水處理廠系統(tǒng)出水總氮含量數(shù)據(jù)。配水站中出水含氮總量一般在30 mg/L左右，每次由配水站中出水的含氮總量都有所不同。

3.3 不同濕地植物組成對(duì)總氮的去除效果

圖2 蘆葦+香蒲--濕地總氮去除率效果圖

圖2表示的是一號(hào)蘆葦+香蒲--濕地總氮去除率效果。一號(hào)池濕地中植物是蘆葦+香蒲，在沒有曝氣的條件下對(duì)于水中總氮的平均去除率為33.2%。

圖3 蘆葦+香蒲-濕地總氮去除率效果圖

圖3第二號(hào)池蘆葦+香蒲-濕地總氮去除率效果圖 二號(hào)池濕地中植物是蘆葦+香蒲，在有曝氣的條件下對(duì)于水中總氮的平均去除率為36.7%。

圖4 蘆葦+香蒲-濕地總氮去除率效果

圖4表示的是第三號(hào)池蘆葦+香蒲-濕地總氮去除率效果。三號(hào)號(hào)池濕地中植物是蘆葦+香蒲，在有24h水力停留時(shí)間的條件下對(duì)于水中總氮的平均去除率為34.8%。

圖5 蘆葦+黑麥草-濕地總氮去除率效果圖

圖5表示的是第四號(hào)池蘆葦+黑麥草-濕地總氮去除率效果。四號(hào)池濕地中植物是蘆葦+黑麥草，在有24小時(shí)水力停留時(shí)間的條件下對(duì)于水中總氮的平均去除率為28.8%。

4 結(jié)論

對(duì)于本研究結(jié)果，一號(hào)濕地對(duì)總氮平均去除率為33.2%；二號(hào)濕地對(duì)總氮平均去除率為36.7%；三號(hào)濕地對(duì)總氮平均去除率為34.8%；四號(hào)濕地對(duì)總氮平均去除率為28.8%；另外曝氣、水力停留等有助于濕地對(duì)于總氮的去除，而相同的條件下各種植物對(duì)總氮去除的能力大小為蘆葦>香蒲>黑麥草。

蘆葦、香蒲、黑麥草等三種植物濕地的運(yùn)行，在長(zhǎng)時(shí)間針對(duì)氨氮進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，明確了三種濕地對(duì)總氮的凈化機(jī)制、凈化效果。明確了總氮的去除方式去除途徑，由以上研究結(jié)果得出結(jié)論如下：

(1)濕地植物不同，其對(duì)于水中總氮的去除率也不相同，降解的程度也會(huì)存在著差異。每種植物對(duì)于水中污染物質(zhì)的吸收程度不同，這可能與植物本身的機(jī)制有關(guān)。

(2)人工濕地運(yùn)行對(duì)總氮有著一定的去除率，在夏季，人工濕地也經(jīng)受住了冬季低溫的考驗(yàn)，四組濕地對(duì)總氮的去除均達(dá)到了良好的效果。人工濕地的植物不同，在其他條件均相同的條件下，各濕地的凈化能力大小順序?yàn)椋禾J葦>香蒲>黑麥草，蘆葦不僅降解氮的效率高而且也易于收割，所以在選擇植物構(gòu)建人工濕地時(shí)應(yīng)先考慮蘆葦，其次分別為香蒲、黑麥草。

[1] 吳曉磊.人工濕地廢水處理機(jī)理[J].環(huán)境科學(xué).1995,16(3):83-86.

[2] 劉 紅，代明利，劉學(xué)燕，等.人工濕地系統(tǒng)用于地表水水質(zhì)改善的效能及特征[J].環(huán)境科學(xué).2004，25(4):65-69.

[3] 梁樹柏.濕地文獻(xiàn)學(xué)引論[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社, 2003 :99-100.

[4] 付國(guó)楷.人工濕地污水凈化技術(shù)概述[J].三峽環(huán)境與生態(tài).2008(3):5-10.

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[6] 籍國(guó)東，倪晉仁.人工濕地廢水生態(tài)處理系統(tǒng)的作用機(jī)制[J].環(huán)境防污染治理技術(shù)與設(shè)備，2004，5(6):72-75.

StudyonRemovalofTotalNitrogenfromSewageTreatmentPlantbyWetlandtreatment

WangXiuli1，LiShihe2，ChenFanli2，JiangWenqiang2

(1．SAES Environmental Science and Technology Co., Ltd.，Jinan 250013；2．Qilu University of Technology Environmental Science and Engineering，Jinan 250353)

Artificial wetlands are a new technology that utilizes the interaction between substrates, aquatic plants and microbes to treat sewage. The effects of aquatic plants such as reed, cattail and ryegrass on the removal rate of total nitrogen in biochemical system were studied by constructing artificial wetland. The removal efficiency of total nitrogen in constructed wetland was studied. During the whole experiment, all kinds of plants grew well in artificial wetlands, and the total nitrogen content of pollutants reached a certain degradation effect. In the early spring of April, the order of purification of wetlands was reed> cattail> ryegrass. The removal efficiencies of plant nitrogen removal were 33.1%, 36.7%, 34.7% and 28.8%, respectively. The removal efficiency of reed was the highest in reed, cattail and ryegrass wetlands.

artificial wetland;total nitrogen;aquatic plants

2017-09-04

王秀麗(1980—)，女，山東青島人，工程師，大學(xué)本科，現(xiàn)從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作，研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評(píng)價(jià)及水污染控制等。

G642.0

A

1008-021X(2017)18-0208-03

(本文文獻(xiàn)格式王秀麗，李士賀，陳凡立，等.濕地運(yùn)行對(duì)污水處理廠出水總氮的去除研究[J].山東化工，2017，46(18)：208-210.)