通風結構人工濕地處理污泥滲濾液氨氮變化

婁會 李紅欣 于婷婷等

摘 要：人工濕地技術是一種新型的污泥處理系統，是一種天然凈化與人工處理相結合的復合工藝，充分利用植物、微生物、植物根系以及介質所具有的物理、化學特性將污水凈化，最大限度地利用生物循環鏈條、減少化學化工投入。文章主要研究人工濕地污泥干化蘆葦床滲濾液氨氮的變化特征，最終探究出滲濾液氨氮的變化規律，為蘆葦技術作出科學依據。

關鍵詞：人工濕地；滲濾液；污泥脫水

1 簡介

從20世紀80年代開始，在歐洲和美國等地陸續使用污泥干化蘆葦床進行污泥脫水，污泥濕地處理技術應用的大量運行經驗來自于丹麥，大型的人工濕地已經實行了計算機遠程控制，通過視頻來監控系統運行。我國1988年建立了第一個人工濕地系統后，在全國多個省市建成多處不同處理規模的人工濕地處理工程，并且在人工濕地凈化機理、系統控制、設計及運行參數等方面均取得可喜的進展。它具有處理效果好（COD的去除率約60%～80%）、氮磷去除能力強（TN和TP的去除率分別為60%和80%）、運轉維護及管理方便、工程基建和運轉費用低以及對于負荷變化適應能力強等主要特點，比較適合技術管理水平不高、規模較小的城鎮或者鄉村的污水處理使用。

污泥干化蘆葦床體內部植物根系和填料表面生長的生物膜使填料床中形成了好氧、兼氧和厭氧區域三者同時并存的狀況，因此蘆葦床中微生物的數量、種類及其特性對處理效果以及滲濾液氨氮的變化有著很大的影響。脫氮主要是通過水生植物吸收、微生物的硝化和反硝化以及氮的揮發等途徑來實現的。

2 試驗裝置與方法

2.1 人工濕地裝置

人工濕地內部構成要素主要有填料、微生物、濕地植物、水體。填料是影響人工濕地中水力性能、植物生長和系統堵塞的重要因素。填料又稱基質，是人工濕地中植物和微生物生長的載體，主要通過吸附沉降，基質表面生物膜和微生物共同作用去除廢水中的污染物。根據需要將不同粒徑的材料，按照一定的厚度鋪設成人工濕地床體。本文中床體內的填料高度為65cm，由上至下依次為爐渣礫石、粗砂、細沙；為污泥積存提供足夠的空間設置超高部分為65cm。進泥由配泥管完成，將排水管設置在各單元底部供滲濾液排出收集。

植物是人工濕地構成要素之一，也是污泥處理的一個重要元素。污泥的脫水和礦化主要是由于植物的蒸騰作用。由于植物種類的不同其在營養吸收能力、根系深度、氧氣釋放量、生物量和抗逆性等方面存在差異。因此本文選擇了適應性廣、抗逆性強、根系發達、對污染物吸收能力強、易于管理的蘆葦作為濕地種植研究。蘆葦具有向根系傳遞氧的能力，在根系周圍形成局部的微氧環境，以及其發達的根莖所形成的與大氣連通的細微通道，激發了污泥的脫水、腐殖化和礦化進程。

2.2 試驗方法

將有效面積為3.0m×3.0m的濕地平均分為1、2、3個單元，其中1、2單元設立通氣管，2、3單元栽種蘆葦，各單元獨立運行。試驗運行采用了間歇流進泥，以7天為一個周期，在每個周期的第一天給每個單元進泥量300L。進泥時將污泥沿單元長度方向均勻布滿床體表面。進泥完成后污泥中的水分部分靠蒸發、蒸騰損失，大部分靠重力作用經填料層過濾經床體底部的排水管排出，然后人工采集取樣，而濃縮的污泥固體則被截留在床體表面。試驗階段共進行8次樣品采集。

在向各單元內間歇性均勻布泥待濕地表面形成一層固定的污泥層之后，需要考察2單元和3單元的蘆葦植物是否存在燒苗現象。這是由于污泥中的氮、磷濃度過高導致滲透壓過大，從而產生燒苗現象。經試驗發現，2單元和3單元的蘆葦都能夠正常生長，證明系統可以正常運行。在試驗期間觀察到，由于設有通氣管的原因，2單元蘆葦發芽較3單元早，莖葉也比3單元的蘆葦粗壯，不但長勢良好而且植株的密集度明顯高于3單元。

3 結果

圖1為滲濾液氨氮濃度歷時變化曲線。從滲濾時間與氨氮濃度的關系可以看出，滲濾初期的一個小時內，氨氮濃度明顯降低，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進某些微生物、細菌的生長，提高整個濕地生態系統微生物數量，促進氮釋放、轉化，。導致污泥滲濾液中氨氮的含量下降。接下來的幾個小時內有相對較小的增長。隨著時間的增長微生物分解有機氮化物產生氨，使得氨氮含量緩慢增長始終遠小于進水的濃度以至趨于穩定。

圖1滲濾液氨氮濃度歷時變化

4 結束語

研究結果表明，人工濕地對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蘆葦床中存在的微環境條件促進污泥中氮的轉化，以及蘆葦根系氨氮的吸收作用。使得去除氨氮的效果增強，進而影響污泥滲濾液中氨氮含量變化。