论文摘要
城市污、废水是可再生资源,但多数未经回用而直接排放,造成严重污染和极大浪费。近年来,随着“循环经济、资源再生”等理念的普及,城市污废水再生利用备受关注。人工湿地技术具有投资和运行成本低、抗干扰力强、操作简单、生态效益显著等优点,正逐渐成为城市污水回用的重要技术手段。本文以太原市北郊污水净化厂的尾水为研究对象,采用水平潜流人工湿地技术将其深度处理后作为景观补水,而尾水呈现氮素高度硝化且碳源不足的水质特点,为解决由于碳源不足抑制反硝化而导致的脱氮效率低的问题,设想将人工湿地收割的植物秸秆作为补充碳源,投加到湿地系统中。首先,分别采用4种不同的方式预处理3种备选植物秸秆（芦苇、香蒲、玉米秸秆）,分析了各自的安全性、碳源释放规律及植物体分解对水质的潜在影响,确定芦苇秸秆为最佳碳源；其次,采用室内装置模拟人工湿地开展小试试验,研究了补充芦苇秸秆对反应装置运行效果的影响,分别从运行初期、序批式运行、连续运行三个阶段进行分析,进而优化了设计参数,为中试试验的开展奠定了基础；最后,在太原市北郊污水净化厂开展中试试验,通过对人工湿地运行效果的对比分析,得出了补充芦苇秸秆对脱氮能力的强化效果,预算出芦苇秸秆应用于人工湿地的最佳投加量,为工程的进一步推广奠定了理论依据。实验结果表明：（1）粉碎处理过的芦苇秸秆碳源缓释效果最好,确定其为最佳碳源；（2）小试实验装置运行初期,芦苇秸秆碳源释放量极高,反应器出水中COD浓度的变化大致要经历极高阶段、快速下降及稳定三个阶段,最终出水COD浓度基本稳定在48mg/L左右,伴随有机物的释放,秸秆体内的N、P元素也会溶解到水中,但不会影响出水水质；序批式运行阶段,随着停留时间的延长（15h、30h、45h）,处理每毫克硝酸盐消耗的碳源量分别为0.046g、0.03g、0.02g,即C/N分别为46、30、20,综合考虑,选择30h作为最佳停留时间,通过比较不同进水浓度（2Omg/L、30 mg/L、 40 mg /L）对脱氮效果的影响,得出进水硝酸盐负荷的增加对装置的反硝化反应有一定的抑制作用；连续运行阶段,去除每毫克硝酸盐消耗的碳源量为0.047g, NO3--N平均去除率为81.69%；整个运行阶段NO2--N、NH4+-N均未影响出水水质。（3）中试试验中,投加植物碳源的床体比其他床体的脱氮效果好。进水水质相同时,一床（投加了芦苇秸秆）、二床、三床的平均去除率分别为：89.61%、71.78%、61.55%。平均每天去除硝酸盐171.78g,计算得到共消耗碳源8.074kg,需芦苇秸秆量为2.02t。总之,将芦苇秸秆作为缓释碳源应用于人工湿地是完全可行的。该技术既能实现城市污水的再生利用,缓解缺水状况,又能达到芦苇秸秆资源化利用的目的,为城市污废水的再生利用提供一定的技术支撑。