提高塔式复合人工湿地处理农村生活污水的脱氮效率---------外文翻译(带原文).doc

提高塔式复合人工湿地处理农村生活污水的脱氮效率 摘要： 努力保护水源，尤其是在乡镇地区的饮用水源，是中国污水处理当前面临的主要问题。氮元素在水体富营养化和对水生物的潜在毒害方面的重要作用，目前废水脱氮已成为首要关注的焦点。人工湿地作为一种小型的，处理费用较低的方法被用于处理乡镇生活污水。比起活性炭在脱氮方面显示出的广阔前景，人工湿地系统由于溶解氧的缺乏而在脱氮方面存在一定的制约。为了提高脱氮效率，一种新型三阶段塔式混合湿地结构----人工湿地（thcw）应运而生。它的第一部分和第三部分是水平流矩形湿地结构，第二部分分三层，呈圆形，呈紊流状态。塔式结构中水流由顶层进入第二层及底层，形成瀑布溢流，因此水中溶解氧浓度增加，从而提高了硝化反应效率，反硝化效率也由于有另外的有机物的加入而得到了改善，增加反硝化速率的另一个原因是直接通过旁路进入第二部分的废水中带入的足量有机物。常绿植物池柏（Taxodium ascendens），经济作物蔺草（Schoenoplectus trigueter），野茭白（Zizania aquatica），有装饰性的多花植物睡莲（Nymphaea tetragona），香蒲（Typha angustifolia）被种植在湿地中。89%、85%、83%、 83% 和64%。（16 cm/d 和 32 cm/d）１.SS，BOD，COD268号欧洲湿地中给出如下数据，一般氮的脱除在表面水平流系统（SSHF）是大约30–40%，30%的氨氮（NH3-N）和39.6%的总氮被脱除。无论如何，单一数据与大部分长期被监测的表面水平流系统在脱除氮方面是存在极大的不同的（Vymazal, 2005）。这个问题是由于底部不合格的渗透系数及氧合作用的不足导致的。要达到更高的脱除效率垂直流系统技术一定要比较完善。但是在以上这些人工湿地的设计中氮的脱除通常是不足的。通常被认为硝化反应发生在湿地系统中，但是需要更长的水力停留时间（HRT）。 生物硝化反硝化反应是人工湿地系统脱氮最重要的机理；其他的机理比如植物吸收、吸附、氨的挥发是比较次重要的（Green, 1997）。尽管植物吸收了氮，但是仅仅一小部分被植物在一个可接受的范围内进行重移。在收割之后计算水生植物的吸收能力，粗略的统计为200–2500 kg N/每年，相比而言水下植物的吸收能力较弱为（700 kg N/）(Brix, 1994)pH、碱度、电势和可利用的溶解氧。NH3-N的脱除大部分依赖于氧气的供应。连续不断的流水的反应床是一般是厌氧的。由于植物运输氧气到其根部，并在根部生长了好氧微生物，因此在靠近根部的地方NH4+由如亚硝化单细胞菌此类的硝化细菌氧化为亚硝酸盐，发生了硝化反应，然后由带有相同霉的细菌氧化为硝酸盐，如硝化杆菌。随后在湿地的一个厌氧区域扩散并且在有乳酸或是氢气这样电子源存在的情况下，硝酸盐为一个庞大的被称作硝酸盐生产者的的细菌群落提供电子。硝酸盐最后转化为氮气释放入大气中(Drio et al.,1997)。硝化速率比反硝化速率明显偏低，事实上，硝化速率变成了氮的脱除的限制因素。当1gNH3-N被氧化为NO3-N，需要4.3g氧气。NH3-N为1mg/L时，直到溶解氧浓度达到4.6mg/L硝化反应才能进行。入水BOD中过量的矿物质与溶解氧都与硝化作用缓慢与否有关。 无论如何，由水培养殖产生的氧气是有限的。与水生植物多寡相关的水底氧气的释放量据报道是在0.5-5.2g/(m2d) 左右(Caffreya and Kempb, 1991)。在人工湿地的次级生长床层（VSB）表面水的溶解氧通常是偏低的。比如，次级生长床层（VSB）的微型植物系统的溶解氧浓度通常会小于1ppm (Steinberg and Coonrod, 1994)。许多研究已经显示很多大型水生植物根部的溶解氧浓度远远小于有机物氧化分解及硝化作用的需氧量。由于人工湿地结构在次级生长床层（VSB）低浓度的溶解氧，硝化作用被认为是脱氮的限制环节。在低溶解氧的情况下硝化反应可以发生，但其反应速率是远远小于当溶解氧大于2 mg/L时的反应速率(Grady et al.,1980)。 为了提高脱氮效率，通风应用于提高溶解氧浓度和硝化反应效率。但当NH3-N的脱除效率提高的同时的NO3-N脱除效率则会下降(Green, 1997)。人工湿地要促进反硝化需具备两个环境条件：对于反硝化反应的一个必要条件是厌氧沉淀物（氧化还原电位小于300mv）的存在；另一个条件是碳源的提供(Vymazal, 2005)。人工湿地植被脱除的氮有87%是依靠反硝化作用，剩余13%积累在沉淀和生物体中。凭借为反硝化提供有机碳和制造缺氧环境，植物体及其残渣和进水的有机物共同脱除大约50%的氮元素(vanOostrom,1995; N