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(xiàn)率可達(dá)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(jī)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(jìn)水中的有機(jī)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(jìn)行。因此需要通過外加碳源方式來加強(qiáng)微生物的反硝化作用。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(jī)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。

水樣測試指標(biāo)主要有溶解氧含量、氧化還原電位、氨氮含量、硝態(tài)氮含量、總氮含量、總磷含量和化學(xué)需氧量。利用雷磁便攜式多參數(shù)分析儀DZB-718，現(xiàn)場測定水體中溶解氧含量和氧化還原電位；采用納氏試劑分光光度法，測定水樣氨氮含量；采用紫外分光光度法，測定水樣的硝態(tài)氮含量；采用堿性過硫酸鉀消解——紫外分光光度法，測定水樣的總氮含量；采用過硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法，測定水樣的總磷含量；采用重鉻酸鉀滴定法，測定水樣的化學(xué)需氧量含量。

添加不同緩釋碳源的人工濕地出水污染物濃度見圖2。添加玉米秸稈、玉米芯、木塊的人工濕地和對照人工濕地具有相似的氨氮去除規(guī)律(圖2a)，氨氮出水質(zhì)量濃度為1.22～1.82mg/L，氨氮去除率為94.3%～96.2%。添加玉米秸稈、玉米芯、木塊、Zeolite的人工濕地也具有相似的硝態(tài)氮去除規(guī)律，出水中的硝態(tài)氮質(zhì)量濃度為1.01～2.40mg/L(圖2b)，氨氮去除率為93.0%～97.0%，而對照人工濕地的硝態(tài)氮的去除速率較慢，隨著水力停留時間延長，硝態(tài)氮去除率也可達(dá)到90.0%，這可能是由于美人蕉根系釋放出足夠的有機(jī)碳源，維持無碳源添加的人工濕地的硝態(tài)氮去除率。有研究表明，美人蕉的植物根系有機(jī)物的釋放量為0.47mg/(g·d)，同時美人蕉的生物量較大，所以能夠釋放出足夠的有機(jī)物，維持無碳源添加人工濕地的反硝化性能。

添加玉米秸稈、玉米芯、木塊和對照人工濕地出水中總氮質(zhì)量濃度為3.02～3.50mg/L(圖2c)，總氮去除率為94.8%～95.6%。各人工濕地運行過程中，總磷去除規(guī)律不同，隨著水力停留時間延長，各人工濕地總磷去除率為87.9%～90.3%(圖2d)。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(jī)物，促進(jìn)人工濕地的反硝化作用。在本實驗進(jìn)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(jìn)水中的污染物，適合進(jìn)水有機(jī)物含量低(甚至沒有有機(jī)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(jī)物進(jìn)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(dá)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。