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构建湿地是20世纪70年代兴起的污水处理生态工程技术,其具有基建投资低、运行费用少、维护管理简单等优点,继而迅速推广到世界各地。本文针对一种新型构建湿地——复合垂直流构建湿地（Integrated vertical flow constructed wetland,IVCW）（由中科院水生所和德国科隆大学、奥地利维也纳农业大学共同提出）的除氮效果和机制问题。以小试系统和中试系统为基础,主要内容如下: 1.分析了IVCW各部分在除氮方面的贡献。构建湿地除氮主要由基质、湿地植物和微生物共同完成的,研究表明:微生物的硝化—反硝化作用占有重要地位;基质脱氮不明显;依靠植物吸收每年带走的总氮量美人蕉和菖蒲分别为150.93kgN/hm2和661.88kgN/hm2,菖蒲优于美人蕉。其中美人蕉对氮的吸收:幼龄>中龄>高龄、叶>根>茎。 2.通过向天然湖水中分别添加硝酸钾、碳酸铵和尿素配制成含不同态氮的人工污水,研究了复合垂直流人工湿地对不同含氮污水的处理效率。结果表明,①增加硝酸钾量,随着进水硝态氮浓度的增大,TN、硝态氮的去除率先增大后减小,亚硝态氮去除率减小;②增加碳酸铵量,TN、氨氮去除率先增大后减小,硝态氮、亚硝态氮去除率减小;③增加尿素量,TN的去除率先增大后减小,无机氮的去除率呈下降趋势。同时分析了不同形态氮在湿地系统中的转化机制以及系统进出水理化参数的变化。 3.研究了复合垂直流人工湿地（IVCW）内部水流方向上各态氮和其它理化参数的变化。结果表明:复合垂直流人工湿地中,硝态氮、亚硝态氮、溶解氧和pH沿水流方向逐渐减小,硝态氮、亚硝态氮分别减小56.96%和63.43%;总氮去除率为43.63%,可使劣Ⅴ类水的总氮指标降至Ⅲ类;氮的去除主要发生在下行池,上行池因溶解氧低、有机碳不足和系统向水中释放氮的原因,脱氮效果不明显。本实验的结果表明提高IVCW的脱氮效率关键在于改善上行池的充氧能力,以提高湿地系统的硝化能力去除氨氮。如曝气、分段进水或对污水进行预处理使氨氮转化为硝态氮,以增强系统的反硝化脱氮效率。此外还通过改善湿地中植物和基质的状况,来增加上行池有机碳的浓度以补充反硝化所需能量。 4.对比不同小试工艺除氮的效果进行了研究。结果表明:下行流湿地+氧化塘对NH3—N的去除效果最好,但氧化塘后置时塘中的藻类容易增加出水的TSS;人工湿地中硝化作用的发生有利于NH3—N的去除,但同时也会增加出水中的NO3-浓度。利用上行流湿地可以提高对NO3-的去除率,增强湿地系统对氮的去除能力。