通风结构人工湿地处理污泥渗滤液氨氮变化

娄会 李红欣 于婷婷等

摘 要：人工湿地技术是一种新型的污泥处理系统，是一种天然净化与人工处理相结合的复合工艺，充分利用植物、微生物、植物根系以及介质所具有的物理、化学特性将污水净化，最大限度地利用生物循环链条、减少化学化工投入。文章主要研究人工湿地污泥干化芦苇床渗滤液氨氮的变化特征，最终探究出渗滤液氨氮的变化规律，为芦苇技术作出科学依据。

关键词：人工湿地；渗滤液；污泥脱水

1 简介

从20世纪80年代开始，在欧洲和美国等地陆续使用污泥干化芦苇床进行污泥脱水，污泥湿地处理技术应用的大量运行经验来自于丹麦，大型的人工湿地已经实行了计算机远程控制，通过视频来监控系统运行。我国1988年建立了第一个人工湿地系统后，在全国多个省市建成多处不同处理规模的人工湿地处理工程，并且在人工湿地净化机理、系统控制、设计及运行参数等方面均取得可喜的进展。它具有处理效果好（COD的去除率约60%～80%）、氮磷去除能力强（TN和TP的去除率分别为60%和80%）、运转维护及管理方便、工程基建和运转费用低以及对于负荷变化适应能力强等主要特点，比较适合技术管理水平不高、规模较小的城镇或者乡村的污水处理使用。

污泥干化芦苇床体内部植物根系和填料表面生长的生物膜使填料床中形成了好氧、兼氧和厌氧区域三者同时并存的状况，因此芦苇床中微生物的数量、种类及其特性对处理效果以及渗滤液氨氮的变化有着很大的影响。脱氮主要是通过水生植物吸收、微生物的硝化和反硝化以及氮的挥发等途径来实现的。

2 试验装置与方法

2.1 人工湿地装置

人工湿地内部构成要素主要有填料、微生物、湿地植物、水体。填料是影响人工湿地中水力性能、植物生长和系统堵塞的重要因素。填料又称基质，是人工湿地中植物和微生物生长的载体，主要通过吸附沉降，基质表面生物膜和微生物共同作用去除废水中的污染物。根据需要将不同粒径的材料，按照一定的厚度铺设成人工湿地床体。本文中床体内的填料高度为65cm，由上至下依次为炉渣砾石、粗砂、细沙；为污泥积存提供足够的空间设置超高部分为65cm。进泥由配泥管完成，将排水管设置在各单元底部供渗滤液排出收集。

植物是人工湿地构成要素之一，也是污泥处理的一个重要元素。污泥的脱水和矿化主要是由于植物的蒸腾作用。由于植物种类的不同其在营养吸收能力、根系深度、氧气释放量、生物量和抗逆性等方面存在差异。因此本文选择了适应性广、抗逆性强、根系发达、对污染物吸收能力强、易于管理的芦苇作为湿地种植研究。芦苇具有向根系传递氧的能力，在根系周围形成局部的微氧环境，以及其发达的根茎所形成的与大气连通的细微通道，激发了污泥的脱水、腐殖化和矿化进程。

2.2 试验方法

将有效面积为3.0m×3.0m的湿地平均分为1、2、3个单元，其中1、2单元设立通气管，2、3单元栽种芦苇，各单元独立运行。试验运行采用了间歇流进泥，以7天为一个周期，在每个周期的第一天给每个单元进泥量300L。进泥时将污泥沿单元长度方向均匀布满床体表面。进泥完成后污泥中的水分部分靠蒸发、蒸腾损失，大部分靠重力作用经填料层过滤经床体底部的排水管排出，然后人工采集取样，而浓缩的污泥固体则被截留在床体表面。试验阶段共进行8次样品采集。

在向各单元内间歇性均匀布泥待湿地表面形成一层固定的污泥层之后，需要考察2单元和3单元的芦苇植物是否存在烧苗现象。这是由于污泥中的氮、磷浓度过高导致渗透压过大，从而产生烧苗现象。经试验发现，2单元和3单元的芦苇都能够正常生长，证明系统可以正常运行。在试验期间观察到，由于设有通气管的原因，2单元芦苇发芽较3单元早，茎叶也比3单元的芦苇粗壮，不但长势良好而且植株的密集度明显高于3单元。

3 结果

图1为渗滤液氨氮浓度历时变化曲线。从渗滤时间与氨氮浓度的关系可以看出，渗滤初期的一个小时内，氨氮浓度明显降低，原因是在植物本身直接吸收同化含氮化合物，以及其根系分泌物可促进某些微生物、细菌的生长，提高整个湿地生态系统微生物数量，促进氮释放、转化，。导致污泥渗滤液中氨氮的含量下降。接下来的几个小时内有相对较小的增长。随着时间的增长微生物分解有機氮化物产生氨，使得氨氮含量缓慢增长始终远小于进水的浓度以至趋于稳定。

图1渗滤液氨氮浓度历时变化

4 结束语

研究结果表明，人工湿地对氮的去除起重要作用的是污泥中微生物的硝化、反硝化作用。微生物能利用污泥干化芦苇床中存在的微环境条件促进污泥中氮的转化，以及芦苇根系氨氮的吸收作用。使得去除氨氮的效果增强，进而影响污泥渗滤液中氨氮含量变化。