尾水人工湿地处理氮的去除及机理

污水处理厂尾水中污染物在人工湿地中通过多种途径得到去除，一般这些途径包括物理、化学和微生物三方面的协同作用。其中，颗粒态的污染物进入湿地系统后可通过基质的过滤吸附、湿地植物根茎的拦截、湿地动物的摄食以及微生物的降解作用去除。基质的吸附作用包含固体颗粒向基质颗粒表面的迁移以及被基质表面黏附两个部分。湿地植物密集发达的根系能对固体颗粒起到吸附拦截的作用。系统中的动物能吞食湿地系统中沉积的有机颗粒，从而将颗粒物带出体系。此外，通过微生物部分有机态的颗粒进行降解也能去除一部分的悬浮固体。

污水中的有机物进入人工湿地系统内，不同形态的有机物通过不同的方式去除。可沉淀的有机物在系统内经过沉淀及过滤后得到去除，溶解性有机物通常被附着在基质上的生物膜和悬浮于流动水体内的微生物代谢去除。微生物在厌氧和好氧环境中都能对有机物实现降解，系统内的氧气是依靠自然复氧和植物根区泌氧提供。植物也参与有机物的去除过程，但其所吸收利用的有机物远低于微生物代谢所消耗的有机物。

好氧降解反应方程式如下：

CH2O+O2→CO2+H2O

从方程式中可以看出如果氧气不足将会影响降解的速率，而当氧气充足时可利用的有机物的量变成了限制反应速率的关键因素。

厌氧降解较为复杂，一般分为两步，反应过程如下：

第一步：

C6H12O6→CH3COOH+H2

C6H12O6→2 CH3CHOHCOOH

C6H12O6→2 CH3CH2OH+2 CO2

CH3COOH，CH3CHOHCOOH，CH3CH2OH是厌氧发酵的中间产物，这个过程称为产氢产乙酸（产酸）过程。

第二步：(https://www.xing528.com)

CH3COOH+H2SO4→2 CO2+2 H2O+H2S

CH3COOH+4 H2→2CH2+2 H2O

CO2+4 H2→ CH4+2 H2O

这个过程称为产甲烷过程。

产酸过程是由产酸菌完成，产甲烷过程由产甲烷菌完成，产甲烷菌相比于产酸菌对环境条件要求更高，适合的pH范围为6.5～7.5。由此可见，过多的产酸会对产甲烷菌的生长代谢产生不利影响。

人工湿地系统内部有着复杂的理化和生物性质，含氮化合物在系统内通过复杂的反应实现其形态间的转化（图5-1）。物理、化学和生物的作用形式都能参与到氮的转化去除过程中。人工湿地中氮的去除途径如表5-1所示。一般认为氨氮的挥发只有在pH＞9.3时才显著，pH＜7.5时可忽略。能引起湿地中pH升高的因素包括湿地中藻类、浮叶植物和沉水植物的光合作用，因此一般水平潜流人工湿地中可忽略氨氮的挥发作用。

图5-1　湿地系统氮形态转化图

①NH3挥发；
②硝化；
③反硝化；
④动植物以及微生物吸收；
⑤氨化；
⑥硝酸盐氨化；
⑦固氮；
⑧离子交换；
⑨吸附；
⑩与周围水体交换；
大气降水、降尘中的氮

表5-2　人工湿地中氮去除转化过程