人工湿地的脱氮效能及其机理研究　　 人工湿地由于其建设成本低、运行费用低及管理维护简单，在我国一些地区已推广应用，并且应用范围仍有延展，如有人试图将人工湿地技术用于处理市政污水、分散点源污染、农村面源污染、养殖废水及工业废水等。人工湿地对有机物及SS具有较高且稳定的去除效率，然而氮的去除效率，特别是冬季氮的去除效率非常的低，因此湿地常以氮为限制因子，进行污染去除设计。对人工湿地脱氮机理的研究尚存争议，迄今还难以建立一个广泛认同的数学模型或经验公式来指导各地的设计，目前的设计主要以同一地理区域(纬度、海拨)内现存湿地或构建湿地运行中氮的处理能力为参考依据。由于可参考的数据过少，且现有可参考的文献多数是实验规模的湿地，给湿地设计带来了相当大的难度。许多湿地设计者为保证人工湿地的冬季运行效果，满足相应的出水水质指标而加大湿地的面积，这样不仅浪费的了土地，还增加了建设成本。本文以上海地区处理高碳高氮、低碳高氮和低碳低氮等3种类型废水的3座湿地为研究对象，研究其脱氮效率及其季节性变化，旨在揭示湿地脱氮效率的变化规律从而为人工湿地的设计提供经验参数。同时研究处理3种类型废水的5座湿地的脱氮机理，为人工湿地的设计提供理论依据，并基于上述两项研究成果，探讨低能高效曝气型人工湿地的途径。　　 主要研究结论如下：　　 1)人工湿地的脱氮效率随着季节变化而波动，氮的去除效率与温度密切相关，夏季高温时，人工湿地的脱氮效率最高。冬季低温时人工湿地的脱氮效率最低。　　 2)处理不同类型的废水，湿地的脱氮效率是不同的。处理高碳高氮的农村生活污水(海桥村)的湿地中，NH3-N的的去除率为1.18g/m-2d-1，TN的去除率为1.25g/m-2d-1。处理低碳高氮废水(黑臭河道)时，NH3-N的去除率1.22gNH3-Nm-2·d-1，TN的去除率为1.44gTNm-2·d-1。在处理低碳低氮的污染水(富营养河流)时，湿地对氨氮和总氮的去除率分别为0.123g NH3-Nm-2·d-1和0.169gTNm-2·d-1。因此在借鉴相同纬度与海拔地区的经验时，需要考虑到湿地处理污水的类型和水质特征。　　 3)湿地脱氮效率与湿地的运行年龄有关，随着年龄的增长，湿地正常运行的脱氮效率逐年增加。　　 4)处理废水的类型不同，人工湿地脱氮机理的类型亦大不相同，同时发现了微生物脱氮的“新途径”一短程硝化反硝化反应。处理高浓度有机物、高浓度氨氮的农村生活污水时，湿地的脱氮机理主要是微生物脱氮，其中短程硝化的反应对氮去除的贡献率约为23％，硝化反硝化反应对氮的去除率约占77％。处理低碳高氮的黑臭河道废水时，两座老段浦人工湿地约50％的氮通过短程硝化-反硝化反应去除，而北夏湿地中，约20％氮通过短程硝化-反硝化反应去除。在处理低碳低氮的富营养化的河道水体时，氨氮的挥发、植物的吸收及微生物的氮转化对氮的去处均有明显的贡献，分别占TN去除的37.1％、29.0％及33.8％。　　 5)限制性曝气在人工湿地中的运用是一低能高效的创新的方法，与传统湿地相比其效率更高、技术经济性能更好，且具有较高的污染物去除率，BOD的去除率16.7 g d-1m-2。氨氮的去除率为4.54g d-1m-2，TN的去除4.99g d-1m-2。而且由于使用土地的减少，建设费用亦会相应的减少。曝气系统的耗电量仅为传统生物接触氧化法的28.8％。