人工增氧型湿地氧传递与利用机理研究

针对传统人工湿地负荷低、硝化能力弱和易堵塞的缺点，结合曝气生物滤池与人工湿地强化理论的研究成果，课题组自主研发了人工增氧型复合湿地工艺，并在实际工程应用中取得了良好的效果。本课题拟在此基础上就"人工增氧型湿地氧传递与利用机理"开展系统深入的研究，利用微生物同步培养柱状模型，通过静态和动态实验测定不同季节、不同植物种类、不同运行条件下，人工增氧型湿地中溶解氧分布、微生物种类、浓度、活性及其时空变化规律；研究人工增氧条件下湿地中溶解氧在水、基质、微生物、植物之间的传递过程与利用效率，建立人工增氧型湿地溶解氧传递和利用的数学模型。研究结果为揭示人工增氧型湿地污染物迁移转化规律，提高人工湿地的氧传递效率和处理能力提供理论依据和技术指导。

本项目利用微生物同步培养柱状模型和微曝气锤直流湿地模型对人工增氧型湿地不同季节、不同植物种类、不同运行条件下，湿地系统中的溶解氧分布、微生物种类、浓度、活性及其时空变化规律进行了研究，结果表明：微曝气垂直流湿地的氧转移速率常数比空白水体提高了5～7.8倍，在不同的基质中氧转移速率有较为明显的差别。在同一反应器中，相同的温度、压力下，曝气强度越大，氧转移速率常数K越大。人工增氧型湿地各水质指标的反应动力学常数与气水比的关系主要有线性关系和对数关系。综合各个水质指标的曲线形式与变化规律可以得到微曝气垂直流湿地的最佳气水比设计值为2:1，对应BOD5和NH4+-N的k值分别为3.8d-1和4.1d-1。微曝气垂直流湿地系统内部具有良好的氧化环境，溶解氧浓度随着填料高度的增加逐渐升高，系统中存在着明显的同步硝化反硝化现象，对TN和NH4-N的去除主要发生在40cm以下的填料层。对磷的去除主要发生在底部和表层，以沉积和植物吸收作用为主。