农村生活污水脱氮除磷工艺研究-第5页-北极星水处理网

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改性沸石湿地各段硝化作用强度季节变化如图 4所示，湿地上中下3层硝化作用强度均呈现出秋季>夏季>冬季的规律，这与改性沸石在各季的脱氮效果及稳定性规律相一致，硝化作用强度的高低是改性沸石湿地脱氮效果及稳定性季节性波动的主因.由于试验启动较晚，植物在9~10月的继续生长及根系的延伸强化了湿地的供氧能力并拓展了湿地的供氧空间，因此湿地在秋季硝化作用强度较大，而植物根系在夏秋季的疏导作用使湿地拥有较为稳定的水力条件，出水浓度波动较冬季小.沸石湿地和改性沸石湿地夏、秋和冬这3季平均日硝化总量分别为0.91 g˙d-1和0.68g˙d-1、1.22 g˙d-1和0.88g˙d-1以及0.67 g˙d-1和0.51g˙d-1，运行期间，沸石湿地下、中、上三层平均硝化强度分别为0.45、5.12和11.84mg˙(kg˙d)-1，改性沸石湿地分别为0.55、3.31和10.28 mg˙(kg˙d)-1，沸石湿地硝化强度普遍高于改性沸石湿地，而沸石湿地和改性沸石湿地菖蒲全氮增量分别为12.82 g和10.68 g，美人蕉全氮增量分别为3.88 g和3.20 g，改性沸石湿地植物长势更佳，供氧效果更好，溶氧浓度高于沸石湿地，改性沸石更佳的氮素吸附截留能力，抑制了其床体内硝化反应的发生.

图 4 改性沸石湿地各段硝化作用强度季节变化

湿地沿程各段运行期间硝化作用分布如表 4，硝化反应均主要发生在湿地的中上层，这与湿地的溶氧分布相符[18]，中上层硝化作用强度沿程变化普遍呈现出第2隔室>第3隔室>第1隔室的规律.湿地进水中NH4+-N浓度较高，大量NH4+-N在第1隔室迅速被改性沸石截留，造成第1隔室中C/N过高，硝化菌难以大量繁殖.第1隔室出水NH4+-N浓度一般在12 mg˙L-1以下，第2、3隔室填料内外NH4+-N浓度差变小，吸附推动力变小，NH4+-N难以被填料迅速吸附;同时，由于缺少硝化菌对溶氧的竞争，污水中的有机物在第1隔室中上段被大量降解，有效降低了第2隔室进水的C/N，使硝化菌在2、3隔室中上段大量生长繁殖成为可能，第2隔室上层硝化菌能有效去除返混至此的大量NH4+-N，而第3隔室上层可能由于难以获得稳定的氮源硝化作用强度较低.沸石吸附性能较差，沸石湿地在第1隔室上层即有较为明显的硝化反应发生，运行期间在此区域沸石湿地平均硝化作用强度是改性沸石湿地的3倍多.

表 4 运行期间硝化作用沿程分布/%

从填料及植物全氮增量和微生物硝化作用强度这3个方面表征填料吸附沉淀、植物吸收和微生物转化对湿地脱氮的贡献，由于湿地出水中几无硝态氮剩余，因此认为硝化作用生成的硝态氮均被反硝化.填料吸附沉淀、植物吸收和微生物硝化反硝化作用对改性沸石湿地脱氮贡献分别约为74.11%、2.43%和22.29%，对沸石湿地分别约为67.64%、2.06%和28.80%，均主要依靠填料吸附沉淀作用脱氮.承托层填料均为鹅卵石，氮素吸附性能极差，且位于湿地底部几无硝化菌繁殖;运行期间pH基本均低于8.5，湿地氨挥发量少;湿地进水属NH4+-N型污水，硝态氮浓度低，因此通过其他途径脱氮量较低.由表 5可知，改性沸石湿地前段主要依靠填料的吸附截留脱氮，而微生物的硝化反硝化是其后段的主要脱氮途径，改性沸石湿地第1隔室对湿地脱氮的贡献率近70%，而后段主要起稳定出水水质的作用，因此冬季微生物脱氮菌活性下降后，湿地出水TN浓度波动加大.改性沸石湿地依靠处理层填料吸氮性能的优化，运行期间脱氮量较沸石湿地提高了1.8%，对沸石湿地脱氮效果起到了一定的优化效果.