人工湿地净化系统是根据自然湿地能净化污水的原理,由人工建造的、模拟自然湿地结构与功能的复合体,利用系统中基质、水生植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地因其运行费用低、处理效果稳定、出水水质好等优点,在国内外已被广泛应用于生活污水、工业废水、农业以及畜牧业等各类污水的处理,特别是在含氮废水的处理方面,人工湿地可发挥显著的优势。

随着水力停留时间的延长,人工湿地对总氮和硝态氮的去除效率逐渐增大,说明水力停留时间越长,微生物硝化、反硝化越彻底,脱氮效果越好;当水力停留时间达到5 d时,各处理下人工湿地对总氮的去除效率都达到90%以上,对硝态氮的去除效率都达到95%以上,随着水力停留时间的继续增加,总氮和硝态氮的去除效率基本保持稳定。比较不同处理组可知,加铁处理的人工湿地对总氮的去除效率整体上高于对照组,其中,高浓度铁(50 mg/L)处理组的去除效率优于低浓度铁(25 mg/L)处理组。特别是在系统运行的前3 d,加铁处理对氮元素去除的促进作用表现的尤为明显。

加入铁源的人工湿地对总氮和硝态氮的去除效率高于对照组,主要是由于在人工湿地系统中,铁元素与氮元素发生了耦合作用,加快了硝化、反硝化过程,从而促进了氮的去除。由图2可知,随着水力停留时间的延长,人工湿地系统内部水体氧化还原电位虽然出现了先降低后升高的变化,但系统仍然处于氧化环境条件,在氧化环境下,Fe2+极易被水体中的氧和NO3-氧化为Fe3+,而在微生物作用下,Fe3+可以氧化铵态氮,促进系统的硝化过程。此外,水中铁的氧化产物(Fe2O3)是重要的化学催化剂,能加快硝化作用的进行。除了与氮的直接耦合作用外,铁还可能通过刺激硝化、反硝化细菌的繁殖,间接促进氮的硝化反硝化过程。因此,加入铁源以后,人工湿地对氮元素的去除效率得到强化。

外源铁补给对潜流人工湿地脱氮效率的影响-国投盛世

外源铁补给可以促进潜流人工湿地对总氮和硝态氮的去除效率,以及上层人工湿地对铵态氮的去除效率,且高浓度铁的促进作用强于低浓度铁;但外源铁输入后抑制下层人工湿地对铵态氮的去除。

潜流人工湿地系统中的可溶性总铁、Fe2 +和Fe3+浓度在实验运行初期迅速下降;上层人工湿地水体中的Fe2+浓度低于下层人工湿地,而上层人工湿地中可溶性总铁和Fe3+浓度高于下层人工湿地。

随着水力停留时间的增加,潜流人工湿地水体pH总体上先升高后下降,而氧化还原电位则先下降后升高。加铁处理的人工湿地水体 pH 总体低于对照组,且加铁处理组人工湿地下层水体的pH低于上层;而加铁处理组的氧化还原电位高于对照组,且加铁处理组的人工湿地下层水体的氧化还原电位高于上层。