生物質發(fā)酵產(chǎn)酸強化潛流濕地反硝化研究.pdf

1、針對串聯(lián)于垂直流濕地系統(tǒng)或城市污水生物處理之后的水平潛流人工濕地在工程實踐中暴露出的反硝化碳源不足問題，本研究選用水生植物香蒲枯葉生物質作為外加碳源，構建栽種植物—無香蒲枯葉系統(tǒng)(W1)、無植物—投加香蒲枯葉系統(tǒng)(W2)、栽種植物—投加香蒲枯葉系統(tǒng)(W3)和栽種植物—投加堿預處理香蒲枯葉系統(tǒng)(W4)4套反應裝置，采用人工配水、序批式運行方式，主要研究栽種植物、投加生物質及生物質預處理對潛流濕地系統(tǒng)反硝化效能的強化程度以及生物質(香蒲枯葉

2、)水解發(fā)酵產(chǎn)酸規(guī)律。主要研究結論如下： (1)在試驗期內，W1～W4系統(tǒng)的反硝化過程均符合Monod模型，但在不同時期，由于主導受限因素不同，其表觀特征不盡相同。其中在反應初期、末期以及反應中期的前段時間，W1～W4系統(tǒng)的反硝化過程表觀上呈零級反應；(2)栽種植物、投加生物質均可強化系統(tǒng)的反硝化效能，且投加生物質對系統(tǒng)反硝化作用的強化效果十分顯著。栽種植物可將系統(tǒng)中NO3-N的去除速率和反硝化速率常數(shù)k值分別提高11％～41％

3、和8％～17％，香蒲枯葉的投加可將NO3-N的去除速率和反硝化速率常數(shù)k值分別提高1.4～2.9倍和1.6～3.9倍；(3)在反應初期，W4系統(tǒng)的反硝化效能優(yōu)于W3系統(tǒng)，其NO3-N去除速率和反硝化動力學常數(shù)k值比W3系統(tǒng)的高86％和66％，在反應中期和末期，W4系統(tǒng)的反硝化效能不及W3系統(tǒng)，W3系統(tǒng)中NO3-N的去除速率和反硝化速率常數(shù)k值比W4系統(tǒng)的高10％～55％和9％～15％；(4)在試驗期內，生物質水解產(chǎn)生的溶解性還原糖總量較

4、低，其濃度為0.04～0.06mg/L，且隨著時間的推移，溶解性還原糖量逐漸減少。在同一反應時期，系統(tǒng)中溶解性還原糖量基本維持在某一濃度值附近上下波動，且系統(tǒng)構成不同，溶解性還原糖濃度存在一定的差異；(5)在試驗期內，系統(tǒng)中溶解性蛋白質及其降解產(chǎn)物氨氮的濃度隨反應時間均呈下降趨勢。在反應初期，系統(tǒng)中溶解性蛋白質及氨氮的濃度總體上呈升高趨勢，最高分別可達37.2mg/L和11.6mg/L，在反應末期，溶解性蛋白質及氨氮濃度均在0.4mg/

5、L以下。系統(tǒng)TN濃度的變化規(guī)律與NO3-N的去除規(guī)律基本一致。各系統(tǒng)反應中期時TN的去除效果優(yōu)于反應初期和末期。在反應初期和末期，系統(tǒng)出水的TN。濃度均較高，在8.0～13.8mg/L范圍，TN去除率為73％～80％；而在反應中期，系統(tǒng)出水TN濃度基本維持在5mg、L以下，TN去除率均大于90％；(6)在反應初期，生物質水解發(fā)酵產(chǎn)物VFAs(以乙酸為代表)的釋放量隨時間呈升高趨勢，其中乙酸的累積濃度最高可達49.30mg/L，而在反應中