模擬植物根系的微曝氣技術(shù)在人工濕地中的應(yīng)用.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入，水環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重。雖然污水處理方法較多，但是對(duì)污水中的氮、磷去除率較低，人工濕地（constructed wetlands，CWs）可實(shí)現(xiàn)污水中氮、磷的無(wú)害化去除。但是，CWs污水處理系統(tǒng)易受多種環(huán)境因素的影響，濕地中溶解氧（dissolved oxygen，DO）便為其重要影響因素之一。雖然可以通過(guò)種植植物和傳統(tǒng)曝氣方式提高濕地中DO濃度，但是兩種增氧方式存在明顯的局限性。中空纖維膜無(wú)泡曝氣技術(shù)在污水

2、處理中的應(yīng)用為CWs增氧提供了一條新思路。
　　本文以垂直流人工濕地（ vertical flow constructed wetlands， VFCWs）小試裝置為研究對(duì)象，考察了不同溫度段中空纖維膜組件數(shù)量和水力停留時(shí)間（hydraulic retention time，HRT）對(duì)濕地去除污染物效果的影響，確定了不同溫度段的最佳運(yùn)行參數(shù)；并考察了三種曝氣方式（種植植物、傳統(tǒng)曝氣、中空纖維膜曝氣）之間的差異，確定利用中空纖維膜曝

3、氣代替植物根系輸氧的可行性；最后采用MPN多管發(fā)酵法和Biolog微平板法分析了不同數(shù)量曝氣膜組件的CWs基質(zhì)表面微生物的硝化勢(shì)、硝化菌數(shù)量和群落多樣性，對(duì)曝氣膜組件影響濕地污染物去除的機(jī)理進(jìn)行探討。得出的結(jié)論如下：
　?。?）溫度不同，VFCWs的最佳運(yùn)行條件存在差異。裝置中只有污水時(shí)，最大膜組件數(shù)量為3，對(duì)應(yīng)的膜有效表面積為0.0225 m2。低溫階段，VFCWs最佳HRT和膜組件數(shù)量分別為3 d和1個(gè)（膜有效表面積為0.00

4、75 m2），對(duì)應(yīng)的COD、NH3-N和TN的去除率分別為68.70％、62.61%和60.36%；中溫階段，VFCWs最佳HRT和膜組件數(shù)量分別為2 d和1個(gè)（膜有效表面積為0.0075 m2）。對(duì)應(yīng)的COD、NH3-N和TN的去除率分別為77.80%、66.16%和64.59%；高溫階段， VFCWs最佳HRT和膜組件數(shù)量分別為1 d和2個(gè)（膜有效表面積為0.015 m2）。對(duì)應(yīng)的COD、NH3-N和TN的去除率分別為86.98%、

5、71.22%和70.34%。
　　（2）VFCWs中利用中空纖維膜曝氣供氧可代替植物根系的輸氧作用。低溫階段，植物根系的輸氧作用對(duì)濕地內(nèi)DO濃度的提高和各污染物去除效果的提升并不明顯。在中溫階段和高溫階段，雖然有顯著提升，甚至高于傳統(tǒng)曝氣的提升效果，但是提升幅度遠(yuǎn)小于中空纖維膜曝氣。利用中空纖維膜曝氣對(duì)污染物去除效果提升最為理想，但是容易造成NO3--N的積累，VFCWs底部需預(yù)留反硝化區(qū)。這不僅能夠增加濕地的處理能力，還可有效節(jié)

6、約土地面積。
　　（3）VFCWs中加入曝氣中空纖維膜可顯著提高濕地基質(zhì)表面微生物的數(shù)量和活性。加入1個(gè)曝氣膜組件后，硝化勢(shì)由0.12 mg·kg-1·h-1增加到0.46 mg·kg-1·h-1，硝化菌數(shù)量由0.4×104/g迅速增加到3.0×104/g。繼續(xù)增加曝氣膜組件的數(shù)量，硝化勢(shì)和硝化菌數(shù)量不僅沒(méi)有增加反而減少。經(jīng)Biolog微平板法分析得出，VFCWs中膜組件數(shù)量為1時(shí)，濕地基質(zhì)表面微生物的代謝活性和對(duì)各類碳源的利用程