湿地运行对污水处理厂出水总氮的去除研究

王秀丽，李士贺，陈凡立，蒋文强

(1．山东省环科院环境科技有限公司，山东 济南 250013；2．齐鲁工业大学 环境科学与工程学院，山东 济南 250353)

湿地运行对污水处理厂出水总氮的去除研究

王秀丽1，李士贺2，陈凡立2，蒋文强2

(1．山东省环科院环境科技有限公司，山东 济南 250013；2．齐鲁工业大学 环境科学与工程学院，山东 济南 250353)

人工湿地是一种利用基质、水生植物和微生物之间的相互作用来处理污水的新技术。通过建设人工湿地来研究芦苇、香蒲、黑麦草等水生植物对生化系统出水总氮去除率的影响。研究了人工湿地对总氮的去除效果。整个实验期间，各种植物在人工湿地中生长良好，对于污染物总氮达到了一定的降解效果。在植物生长初期的初春四月，各湿地的净化能力的高低顺序为芦苇>香蒲>黑麦草。通过控制变量法得知，在芦苇、香蒲、黑麦草湿地中，由植物除氮平均去除率为分别为 33.1%、36.7%、34.7%、28.8%，芦苇的除氮效率最高。

人工湿地；总氮；水生植物

1 引言

人工湿地技术是近年来迅速发展起来的生物技术，主要用于环境地表水、黑臭水体、工业及生活污水厂的尾水处理等领域[1]。国内目前对于人工湿地的研究日趋成熟[2]，天津环保科学研究所建立11个芦苇湿地来研究湿地对于不同水力负荷、有机负荷、停留时间等条件来研究其降解率[3]。华南农业大学针对香根草来建立人工湿地来研究植物对于不同种污染物的降解去除率[4]，并且达到了一定的效果。结果表明，全年的时间里，植物对于COD、BOD都有相当好的降解效果，在最好的时候COD的降解去除率竟达到了90%[5]，这一切的成果让人们越来越重视到人工湿地对于各种污染物的降解[6]。本文以济南长清区污水处理厂生化池出水为研究对象，出水进入人工湿地，研究通过湿地植物对总氮的去除效果。考察人工湿地不同植物群体脱氮的效果。

2 实验部分

2.1 实验药剂与仪器

氢氧化钠、盐酸、过硫酸钾、硝酸钾、超纯水等均为化学纯。

紫外分光光度计、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、锥形瓶等

2.2 实验材料

废水来源：济南长清区污水厂生化系统出水(总氮约30mg/L)；湿地来源：济南长清区污水厂出水人工湿地。

2.3 测试指标和测试方法

总氮，碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法。

2.4 实验方法

(1)人工湿地及湿地植物构建与筛选；(2)人工湿地系统去除氨氮试验研究。

3 实验过程及结果分析

3.1 人工湿地方案选择及分析方法的建立

本次人工湿地主要研究不同种植物对于水中总氮的去除效率，现将实验特分为四组，在验证植物的同时，还考虑其他因素对于总氮去除率的影响。方案如表1所示。

表1 不同条件不同植物实验分组

总氮标线所得的实验数据如表2，拟合曲线如图1。

表2 总氮标线

图1 总氮标线

以上是用硝酸钾标准使用液(称取0.7218g经105～110℃烘干4 h的有机纯硝酸钾溶于无氨水中，移至1000 mL容量瓶中，定容。将此溶液用无氨水稀释10倍而得，此溶液每毫升含10μg硝酸盐氮)。加入过硫酸钾溶液然后经过压力蒸汽消毒器中在120～124℃加热30min并加入(1+9)盐酸1 mL，在紫外分光光度计上，用无氨水作参比，用测量的吸光度绘制校准曲线。

3.2 人工湿地总氮去除率的影响

通过检测济南市长清污水处理厂人工湿地水中总氮含量，根据不同湿地中总氮的含量变化，得出总氮数据表格如下表3。

表3 各组湿地中总氮含量

表3表示的是济南长清污水处理厂系统出水总氮含量数据。配水站中出水含氮总量一般在30 mg/L左右，每次由配水站中出水的含氮总量都有所不同。

3.3 不同湿地植物组成对总氮的去除效果

图2 芦苇+香蒲--湿地总氮去除率效果图

图2表示的是一号芦苇+香蒲--湿地总氮去除率效果。一号池湿地中植物是芦苇+香蒲，在没有曝气的条件下对于水中总氮的平均去除率为33.2%。

图3 芦苇+香蒲-湿地总氮去除率效果图

图3第二号池芦苇+香蒲-湿地总氮去除率效果图 二号池湿地中植物是芦苇+香蒲，在有曝气的条件下对于水中总氮的平均去除率为36.7%。

图4 芦苇+香蒲-湿地总氮去除率效果

图4表示的是第三号池芦苇+香蒲-湿地总氮去除率效果。三号号池湿地中植物是芦苇+香蒲，在有24h水力停留时间的条件下对于水中总氮的平均去除率为34.8%。

图5 芦苇+黑麦草-湿地总氮去除率效果图

图5表示的是第四号池芦苇+黑麦草-湿地总氮去除率效果。四号池湿地中植物是芦苇+黑麦草，在有24小时水力停留时间的条件下对于水中总氮的平均去除率为28.8%。

4 结论

对于本研究结果，一号湿地对总氮平均去除率为33.2%；二号湿地对总氮平均去除率为36.7%；三号湿地对总氮平均去除率为34.8%；四号湿地对总氮平均去除率为28.8%；另外曝气、水力停留等有助于湿地对于总氮的去除，而相同的条件下各种植物对总氮去除的能力大小为芦苇>香蒲>黑麦草。

芦苇、香蒲、黑麦草等三种植物湿地的运行，在长时间针对氨氮进行跟踪监测，明确了三种湿地对总氮的净化机制、净化效果。明确了总氮的去除方式去除途径，由以上研究结果得出结论如下：

(1)湿地植物不同，其对于水中总氮的去除率也不相同，降解的程度也会存在着差异。每种植物对于水中污染物质的吸收程度不同，这可能与植物本身的机制有关。

(2)人工湿地运行对总氮有着一定的去除率，在夏季，人工湿地也经受住了冬季低温的考验，四组湿地对总氮的去除均达到了良好的效果。人工湿地的植物不同，在其他条件均相同的条件下，各湿地的净化能力大小顺序为：芦苇>香蒲>黑麦草，芦苇不仅降解氮的效率高而且也易于收割，所以在选择植物构建人工湿地时应先考虑芦苇，其次分别为香蒲、黑麦草。

[1] 吴晓磊.人工湿地废水处理机理[J].环境科学.1995,16(3):83-86.

[2] 刘 红，代明利，刘学燕，等.人工湿地系统用于地表水水质改善的效能及特征[J].环境科学.2004，25(4):65-69.

[3] 梁树柏.湿地文献学引论[M].北京:中国农业科学技术出版社, 2003 :99-100.

[4] 付国楷.人工湿地污水净化技术概述[J].三峡环境与生态.2008(3):5-10.

[5] 张锡辉.水环境修复工程学原理与应用[M].北京:化学工业出版社,2002:85-86.

[6] 籍国东，倪晋仁.人工湿地废水生态处理系统的作用机制[J].环境防污染治理技术与设备，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

王秀丽(1980—)，女，山东青岛人，工程师，大学本科，现从事环境影响评价工作，研究方向为环境影响评价及水污染控制等。

G642.0

A

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

(本文文献格式王秀丽，李士贺，陈凡立，等.湿地运行对污水处理厂出水总氮的去除研究[J].山东化工，2017，46(18)：208-210.)