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图 3 不同季节下TN去除率与TN表面负荷的关系(HLR=152 mm˙d-1)
冬秋两季进水TN负荷相近,两个湿地冬季TN去除率波动显著大于秋季,冬季温度低,湿地供氧能力下降,脱氮菌活性降低[16],死区更易形成,导致处理效果和稳定性有所降低.冬季改性沸石湿地和沸石湿地平均去除率分别为96.73%和97.74%,改性沸石湿地去除效果较差,改性沸石对PO43-吸附效果优于沸石,改性沸石对PO43-的大量吸附占用了更多的吸附点位,影响了其对NH4+的吸附.运行1年来,两种湿地脱氮效果未见明显下降,填料远未达到吸附饱和.
2.2 脱氮机制研究
湿地填料沿程各段的氮素截留量见表 3,改性沸石湿地第1隔室填料平均氮素截留量比沸石湿地多了17%,说明在改性过程中低价金属离子有效地取代了沸石晶格中的Si4+,且于实际应用中发挥了作用,两种沸石在第1隔室的氮素截留量远高于静态吸附试验中得到的吸附量.与静态吸附试验锥形瓶中氮素总量恒定不变不同,实际运行中不断有新氮源与填料接触,填料对氮素始终保持较高的吸附推动力,吸附点位的利用更为充分,从而吸附了更多的氮素.
表 3 填料沿程截留氮素量1)/mg˙g-1
由于两种沸石对NH4+-N极强的吸附性能,NH4+-N粒子进入湿地后迅速在两种湿地的第1隔室中扩散,并被大量吸附至吸附平衡,改性沸石和沸石湿地分别有87.77%和81.19%的截留氮素被截留在第1隔室,且整个隔室上下层吸附量无显著差异.
两种沸石湿地第2隔室中上层前端和后端吸附量差距较大,说明NH4+-N粒子进入第2隔室后,先于第2隔室前端流至底层再向上层返混所致,这也解释了第2隔室作为下向流,氮素平均截留量与第3隔室一样,呈现出下层>中层>上层的规律,且同层吸附量差距不大.改性沸石各隔室中段平行的3根填料采样管中,有粗壮根系的采样管氮素平均截留量比无粗壮根系的采样管多11.59%,粗壮根系的导流作用使周围填料与同层填料相比能接触更多的氮素,从而获得更高的截留量,这是除流态影响外,相同区域吸附量差异的另一因素.
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