生物沸石人工湿地处理分散养猪冲洗水性能,畜禽养殖废水主要由尿液、残余的粪便、饲料残渣和冲洗水等组成,具有COD、SS、NH4+-N含量高、可生化性好、水质水量变化大、含有致病菌并有恶臭等特点。由于畜禽粪尿的淋溶性很强,粪尿中的N、P及水溶性有机物等淋溶量很大,这些污染物如不进行适当处理就排放于环境或直接农用,将会造成当地生态环境和农田的严重污染。限于经济技术条件,分散养猪废水仅仅只是进入沼气池,厌氧发酵之后直接排出,仍是面源污染的重要来源。

分散养猪冲洗水经厌氧折流板反应器(ABR)处理后仍含有高浓度有机物、N和P。为强化人工湿地对其的处理性能,在前期研究的基础上,根据生物沸石的硝化速率,基于生物沸石快速吸附-再生动态平衡技术,构建了三级生物沸石人工湿地,考察其启动阶段性能、出水时污染物随时间变化、启动后性能以及生物沸石层ORP分布,以期为其实际推广应用提供技术支持。

基于生物沸石的三级人工湿地可实现分散养猪废水厌氧出水(ABR处理)的高效处理。水力负荷为0.047m3·(m2·d)-1时,可将分散养猪废水厌氧出水的平均COD由477.69mg·L-1降至45.81mg·L-1。COD和NH4+-N主要在湿地一区去除,COD去除机制包括在沸石层的好氧降解及在砖渣层的反硝化,NH4+-N由155.29mg·L-1降至69.44mg·L-1,其首先在沸石层被吸附及转化为NO3--N,随后NO-3-N在砖渣层被还原为N2。

三级人工湿地采用潮汐流的方式运行,复氧效果良好,ORP基本在400mV以上。启动后,湿地二区和三区可将沸石在启动阶段过量吸附的NH+4-N转化为NO3--N,出水质量浓度分别为94.1mg·L-1和176.1mg·L-1。三级生物沸石人工湿地在进水NH4+-N负荷较高或环境条件不利情况下,可先将NH4+-N吸附,随后再缓慢再生,释放对NH4+-N的吸附位点,即对冲击负荷等不利条件的适应能力较强。