人們越來越注重環(huán)境的保護,人工濕地也是出現(xiàn)的越來越多,反硝化濾池因為其占地較少,兼具SS去除的功能,因此多被設(shè)計在二級生物處理后端,作為深度去除脫氮(后置反硝化)、SS去除的強化工藝。也有部分處理水量較小的水廠,將反硝化濾池設(shè)計在二級生物處理段和硝化濾池串聯(lián)使用(前置反硝化)。
隨著人工濕地的應(yīng)用和發(fā)展,尤其是處理典型污水和富營養(yǎng)化地表水時,人工濕地脫氮效率不理想的問題日益凸顯。在人工濕地的脫氮過程中,微生物的硝化和反硝化作用貢獻率可達到90%左右。人工濕地在實際運行過程中,在處理較高氮濃度、較低有機物濃度的廢水時,人工濕地的脫氮效果欠佳,其主要原因是進水中的有機碳源含量較低,影響濕地基質(zhì)內(nèi)反硝化反應(yīng)的順利進行。因此需要通過外加碳源方式來加強微生物的反硝化作用[6~10]。人工濕地在不投加碳源時,硝態(tài)氮去除率為14%~30%,但是以乙酸鹽作為碳源后,硝態(tài)氮去除率提高到55%~70%。因此,通過添加有機碳源的方式,大大提高了人工濕地的反硝化效果,提升了人工濕地的脫氮性能。
人工濕地總磷的去除能力與基質(zhì)性質(zhì)有關(guān),本實驗采用了相同的人工濕地基質(zhì),所以總磷去除率較接近。本研究發(fā)現(xiàn),添加玉米秸稈、玉米芯、木塊的人工濕地出水中的化學(xué)需氧量含量相對較高(圖2e),對照人工濕地出水的化學(xué)需氧量含量相對較低,說明緩釋碳源能夠在基質(zhì)中釋放出有機物,促進人工濕地的反硝化作用。在本實驗進水條件下,人工濕地都能很好地去除氨氮、總氮和總磷,無緩釋碳源人工濕地對硝態(tài)氮的降解速率較慢,但隨著水力停留時間的延長,也能很好地去除硝態(tài)氮,說明以爐渣為基質(zhì),栽種美人蕉的人工濕地能夠很好地去除進水中的污染物,適合進水有機物含量低(甚至沒有有機物)的含氮污水處理。
以爐渣為基質(zhì)、以美人蕉為栽種植物的人工濕地可以有效地處理含有低濃度有機物進水的生活污水中的硝態(tài)氮(總氮質(zhì)量濃度≤125.9mg/L),氨氮和硝態(tài)氮的去除率分別為87.4%和93.1%以上。當(dāng)污水中硝態(tài)氮含量繼續(xù)增加時,應(yīng)適當(dāng)在人工濕地中添加緩釋碳源。當(dāng)總氮質(zhì)量濃度增至179.2mg/L時,添加玉米秸稈的人工濕地能保持較好的硝化和反硝化作用,對氨氮和硝態(tài)氮的去除率可達92.1%以上。當(dāng)溫度下降時,添加玉米秸稈的人工濕地還具有較好的反硝化作用,當(dāng)總氮質(zhì)量濃度增至179.2mg/L時,其硝態(tài)氮去除率還維持在81.1%以上。以爐渣為基質(zhì)、以玉米秸稈為緩釋碳源、以美人蕉為栽種植物的人工濕地十分適用于以硝態(tài)氮為主要污染物的污水治理。