探讨人工湿地脱氮技术的机理及应用
人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展
人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展摘要：随着城市化进程的加快和人口数量的增加，废水排放量不断增加，其中包含大量的氮和磷。
而氮和磷作为废水中的主要污染物，对水体环境造成严重影响，因此人工湿地作为一种有效的废水处理技术备受研究关注。
本文综述了人工湿地对污水中氮和磷的去除机制的研究进展。
1. 引言人工湿地是利用湿地的吸附、沉淀、微生物代谢等自然过程来净化水体的一种现代化废水处理技术。
在人工湿地中，氮和磷的去除机制主要包括物理吸附、沉降、植物吸收和微生物代谢等。
本文将从这些方面对人工湿地去除氮和磷的机制进行探讨。
2. 氮的去除机制2.1 物理吸附物理吸附是指氮通过与湿地介质中的颗粒接触，以静电作用、作用力等方式将废水中的氮物质吸附到固体表面。
颗粒的大小、比表面积以及载体孔隙结构等因素会影响物理吸附的效果。
通过物理吸附，人工湿地可以有效去除废水中的氨氮、硝态氮等有机氮物质。
2.2 沉降沉降是指氮以颗粒物质的形式沉降到湿地底部，在此过程中将废水中的氮物质随颗粒物质一同去除。
沉降过程主要受颗粒物质的沉降速度、废水流速以及水体中悬浮颗粒的浓度等因素的影响。
适当的湿地设计和流速控制可以提高沉降效果，进而实现氮的有效去除。
2.3 植物吸收植物吸收是指湿地植物通过根系吸收废水中的氮物质。
植物的吸收主要包括根系吸收和叶片吸收两个过程。
根系吸收主要通过与底泥中的微生物共生作用来转化氮物质为植物可吸收的形式。
叶片吸收则通过植物的叶片表面特殊结构吸附废水中的氮物质。
湿地植物种类和密度、湿地水质以及水分状况等因素会影响植物吸收氮的效果。
2.4 微生物代谢微生物代谢是指湿地中的微生物通过代谢作用将废水中的氮物质转化为无害物质的过程。
在湿地中，一些特定的微生物通过硝化反应将废水中的氨氮转化为氮酸根，并通过反硝化反应将氮酸根还原为氮气释放到大气中。
微生物的种类和数量、湿地温度、氧气状况等因素会影响微生物代谢的效果。
人工湿地用于城市污水厂尾水深度处理及其脱氮效能强化研究
一、简介现有的先进水处理技术的现有研究主要包括湿地建设、电凝、膜分离、反硝化滤池、吸附和生物滤池。
人工湿地建设作为一种生态处理技术，具有承载简单、处理效果好、建设成本高、操作管理简单、生态美化效果好等特点，在污水厂尾水深度处理方面具有广阔的前景。
二、水处理技术1.根据现有研究，人工湿地可以从城市污水处理厂的尾水中去除有机物，但是城市污水处理厂的尾水，由于其生化特性而具有较低的有机质浓度和低碳源。
因此，在高级水处理中，连续水在提高脱氮率方面面临某些挑战。
即使废水达到A类排放标准，微量的氮、磷和有机物含量仍高于指标。
直接排放会引起一系列问题，例如水质恶化和水体富营养化，因此找到一种经济上合适的方法来处理尾水以保护水环境非常重要。
2.本市的污水处理设施尾气输出量高，有机物浓度低组成复杂，氮和磷含量高，污水厂尾水深度处理对减少水污染很重要，可以缓解水短缺。
目前采取的方案如下：（1）可以使用电子水处理技术进一步处理尾水，可以满足不同城市水质标准中：冲洗、道路清洁、防火和绿化的重复使用要求。
（2）反硝化过滤器用于深度处理，在C/N条件下，总氮去除率为91.6％。
反硝化过滤器具有更高的处理效率和更小的占地面积，但是工艺设计必须保持厌氧环境，必须添加一定量的碳源以确保平稳的反硝化反应，难以应用。
三、系统选择和过程1.关键流程计划：根据中国类似的大型运河和湖泊净化工程的成功设计理念，设计了由复杂垂直流组成的湿地的高级处理工艺。
废水处理厂产生的废水（二次沉淀水）流入由下游流塘和上游流塘组成的复杂的垂直流建筑湿地处理系统。
水流方法首先垂直向下连接，然后通过连接层，然后垂直上升，并随着污染物穿过另一个活性层而逐渐降解。
2.过程特征：暴露于污染物逐渐形成了适合它们的排他性种群。
这不仅可以有效减少污染物的负荷，还可以使水处理系统进入建筑物（例如花园），并实现效率和美观。
3.环境效益分析：（1）该项目的实施可以显著减少接收原水的污染物负荷，并有效改善地表水环境。
人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展_熊飞
第3卷第3期2005年9月湿 地 科 学W ETLANDSCIENCEV o l .3 N o.3Sep t .,2005收稿日期:2005-04-04;修订日期:2005-05-10基金项目:中国科学院知识创新项目:云贵高原地区湖泊主要环境问题及对策研究;云南玉溪市马料河人工湿地污染控制工程项目。
作者简介:熊飞(1977-),男,湖北省荆门人,博士研究生,主要从事湖泊生态与环境工程方面研究。
E -m ai:l xf9603@163.co m人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展熊飞1,2,李文朝1,潘继征1,李爱权1,2,夏天翔1(1.中国科学院南京地理与湖泊研究所,江苏南京210008;2.中国科学院研究生院,北京100039)摘要:人工湿地作为一种低耗高效的污水处理系统正在被广泛应用于各种类型的污水处理,不仅对有机污染物有较强的降解能力,而且对传统的二级处理难以去除的氮磷也有较好的去除效果。
人工湿地污水处理系统是一个复合生态工程系统,其对污染的去除机理是一个错综复杂的过程,基质、水生植物和微生物共同发挥着重要作用。
综述了人工湿地脱氮除磷的效果与机理,讨论了基质、水生植物、微生物及其他外界因素对系统处理效果的影响及氮磷去除的预测模型,提出了当前人工湿地研究中存在的问题和提高人工湿地脱氮除磷能力的对策。
关 键 词:脱氮;除磷;基质;水生植物;微生物;人工湿地中图分类号:X 26 文献标识码:A 文章编号:1672-5948(2005)03-228-07湿地是由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质及水生生物所组成的自然综合体。
自20世纪50年代起,世界各国开始研究和应用湖滨带、沼泽、漫滩地等自然湿地生态系统来进行各种类型污水的净化,但后来发现,这些用于污水处理的湿地生态系统的功能逐渐丧生,其物种组成和种群结构功能发生显著的不可逆变化,自然湿地的总体价值大受影响。
人工湿地又称构建湿地、芦苇床系统等,是根据自然湿地生态系统中物理、化学、生化反应的协同作用来处理废水的系统。
人工湿地氮的去除机理
人工湿地氮的去除机理引言随着全球湖泊富营养化程度的加剧, 入湖污染源的氮的去除成为日益紧迫的问题, 而湿地在湖泊富营养化的防治中有重要作用, 天然湿地再辅以合理的人工举措后可大大提高污染物去除效率和提高生态效应, 人工湿地的氮去除是一项重要功能, 对人工湿地中氮去除机理的总结可为湿地的设计、运行和研究提供良好的理论依据。
1 人工湿地的氮去除机理湿地系统通过多种机理去除进水中的氮, 这些机理主要包括生物、物理和化学反应几方面的协同作用。
详见表1在防渗湿地系统中, 忽略湿地和周围水体的氮交换量, 湿地中的氮去除机理包括挥发、氨化、硝化反硝化、植物摄取和基质吸附。
许多研究表明, 湿地中的主要去氮机理是微生物硝化反硝化。
在Santee的报道中, 硝化反硝化去氮量占氮去除总量的60 %～86 %。
湿地中氮的形态转化情况见图 1 。
未防渗湿地需要考虑湿地系统和周围水体的交换量, 即图1 中的⑩。
1.1 氨挥发氨挥发是物化过程, 水中的氨氮离解平衡方程为：淹没土壤和沉积物中的NH3挥发和pH 值密切相关:(1)pH =9.3 ,NH3 和NH+4的比例为1∶1 , 氨挥发显著;(2)pH=7.5 ～8.0 , 氨挥发不显著;(3)pH <7.5 , 氨挥发可忽略。
湿地中藻类、浮水植物和沉水植物的光合作用常导致pH 值升高。
水平潜流湿地系统中可以忽略氨挥发作用, 因为此系统中的pH 值一般不超过8.0。
氨挥发由水中的pH 值、NH+4浓度、温度、风速、太阳辐射、水生植物种类、状态和数量以及系统的pH 值日变化等多种因素来综合决定。
例如在有自由漂浮大型植物的系统中, 氨挥发是重要的氮去除途径。
1.2 氨化氨化(矿化)将有机氮转化为无机氮(尤其是NH4+ -N)。
有氧时利于氨化, 而厌氧时氨化速度降低。
湿地中氨化速度与温度、pH 值、系统的供氧能力、C N 比、系统中的营养物以及土壤的质地与结构有关。
温度升10 ℃, 氨化速度提高1 倍。
人工湿地填料及其对氮磷去除机理研究进展
人工湿地填料及其对氮磷去除机理研究进展人工湿地填料及其对氮磷去除机理研究进展摘要：人工湿地作为一种生态工程手段，已经被广泛应用于废水处理和水体修复等领域。
其中，填料是人工湿地的核心组成部分，对其处理效果和机理具有重要影响。
本文对人工湿地填料及其对氮磷去除机理的研究进展进行了综述。
关键词：人工湿地；填料；氮磷去除；机理1. 引言随着社会经济的快速发展和人口的增加，水资源短缺和水环境污染问题日益突出。
为了解决这些问题，人工湿地作为一种生态工程技术开始被广泛应用于废水处理和水体修复等领域。
在人工湿地中，填料是其核心组成部分，其种类和性质对人工湿地的处理效果和机理具有重要影响。
2. 人工湿地填料的类型根据填料的材料和性质不同，人工湿地填料可以分为天然填料和人工填料两种。
天然填料包括河沙、砾石、粉煤灰等，人工填料包括人工湿地砂、人工填料和人工滤料等。
不同类型的填料在氮磷去除方面具有不同的特点和机制。
3. 人工湿地填料对氮磷去除机理3.1 氮磷的迁移与转化人工湿地填料中的微生物和植物通过吸附、生物降解和氧化还原等作用，促进氮磷的迁移和转化。
氨氮通过硝化和反硝化作用转化为硝酸盐，磷通过吸附和沉积作用迁移和转化为磷酸盐。
3.2 填料的吸附和离子交换作用人工湿地填料具有较大的比表面积和孔隙结构，能够吸附氮磷物质。
填料中的吸附和离子交换作用是其去除氮磷的重要机制之一。
3.3 微生物的生物降解作用人工湿地填料中的微生物通过生物降解作用去除氮磷污染物。
微生物利用氮磷污染物作为能量和营养源，进行生物降解过程，将其转化为无害物质。
3.4 植物的生态效应人工湿地填料中的植物通过吸收和根际氧化还原作用对氮磷进行去除。
植物的根系和根茎能够吸收底泥中的氮磷元素，同时分泌的根际氧化还原物质也能够影响氮磷的迁移和转化。
4. 填料在人工湿地中的应用根据填料的特点和氮磷去除机理，人工湿地可以选择不同类型的填料来实现氮磷的去除效果。
同时，填料的设计和加装方式也会对氮磷去除效果产生重要影响。
人工湿地脱氮除磷原理
人工湿地脱氮除磷原理咱今儿就来唠唠这人工湿地脱氮除磷原理哈。
你瞧，这人工湿地啊，就跟咱人一样，有自己一套独特的本事。
它就像是一个聪明的小管家，专门负责把水里那些多余的氮和磷给清理干净。
先说这氮哈，这氮啊，在水里头有时候就跟个调皮的小鬼似的，到处乱窜。
那人工湿地是咋对付它的呢？这湿地里啊，住着好多好多的微生物，这些微生物啊，就像是一群勤劳的小工人。
它们有的长着细细的小身子，在水里游来游去，瞅见氮元素就赶紧跑过去，把氮给抓住。
然后呢，通过自己身上那点神奇的本事，把氮转化成别的东西，就好比把这调皮的小鬼变成了一个听话的乖孩子，让它不能再在水里头捣乱啦。
再说说这磷。
磷这玩意儿啊，有时候也挺让人头疼的。
它就像是一个黏黏糊糊的家伙，总想在水里头待着不出来。
这时候啊，人工湿地里的植物就派上用场啦。
你看那些植物，有的长得高高大大的，叶子绿油油的，就跟一把把小伞似的；有的呢，趴在水面上，就像一个个小垫子。
这些植物啊，它们的根可厉害着呢，就像一个个小爪子，在水里头四处摸索着。
一旦碰到磷元素，就赶紧把它抓住，吸到自己身子里头，就跟人吃饭似的，把磷给消化掉啦。
还有啊，这人工湿地里的土壤也不是吃素的。
那土壤啊，就像是一个大仓库，能把一些磷给存起来。
有时候，磷在水里头游着游着，一不小心就被土壤给吸进去啦，然后就老老实实地待在土壤里头，再也出不来捣乱了。
咱打个比方哈，这人工湿地就像是一个大家庭，微生物、植物、土壤，它们都是这个家里的成员。
微生物负责抓调皮的氮小鬼，植物负责收拾黏糊的磷家伙，土壤呢，就负责当个大仓库，把多余的磷给存起来。
它们分工合作，齐心协力，就把这水里头的氮和磷给治理得服服帖帖的。
我跟你说啊，这人工湿地脱氮除磷原理虽然听起来有点复杂，但是你要是把它想象成一个大家庭的分工合作，那就好理解多啦。
这人工湿地啊，可真是大自然给咱人类的一个好帮手啊，有了它，咱的水环境就能变得越来越好啦。
污水处理中的人工湿地技术与应用
污水处理中的人工湿地技术与应用随着城市化进程的加速以及人口的快速增长，污水处理成为一个日益重要的环境问题。
人工湿地技术作为一种有效的低成本、环保的处理方式，正在被广泛应用于污水处理领域。
本文将介绍人工湿地技术的原理、分类以及其在污水处理中的应用。
一、人工湿地技术的原理人工湿地，顾名思义，是人为建设的具备湿地特征的区域。
它通过模拟自然湿地的生态系统功能，将废水经过植物、土壤和微生物的共同作用进行处理，达到净化水质的目的。
人工湿地技术的原理主要包括以下几个方面：1. 吸附作用：湿地中的植物和土壤具有良好的吸附能力，可以吸附并去除废水中的悬浮物、重金属离子和有机物等污染物。
2. 植物修复作用：湿地中的植物可以通过吸收废水中的营养物质，抑制藻类的生长，减少水体富营养化的问题。
3. 微生物降解作用：湿地中的土壤和根系为微生物提供了生长和繁殖的环境，微生物能够降解有机物、氨氮等污染物，进一步净化水质。
二、人工湿地的分类根据不同的处理方式和设计要求，人工湿地可以分为以下几类：1. 表层流人工湿地：主要通过湿地植物的吸附和修复作用，去除污水中的悬浮物和有机物。
2. 人工湿地-人工渗滤系统：将废水经过表层流人工湿地的预处理后，通过渗滤装置进一步过滤和去除污染物。
3. 人工湿地-人工循环系统：在人工湿地中设置循环水泵，不断循环废水，增强湿地的净化效果。
4. 人工湿地-水体循环系统：通过水体循环，将湿地处理后的水再次引入湖泊、河流等水体，实现水资源的循环再利用。
三、人工湿地在污水处理中的应用人工湿地技术在污水处理中被广泛应用，并取得了显著的效果。
以下是一些常见的应用场景：1. 城市生活污水处理：人工湿地可以用于处理城市生活污水，去除其中的有机物、氨氮等污染物，提高水质。
2. 农村污水处理：人工湿地可以作为农村污水处理的有效方式，将农业废水经过湿地处理，减少对农田和水源的污染。
3. 工业废水处理：人工湿地技术对于处理一些工业废水也有良好的效果，特别是对于含有重金属等有害物质的废水。
人工湿地脱氮除磷原理
人工湿地脱氮除磷原理谈到污水处理，很多人都认为工艺先进、价格髙的设备处理效果一泄就好一些。
其实我们亳不起眼的人工湿地英实也有很髙的去污能力，在一左的条件下BOD、COD的去除率高达80%以上。
虽然湿地存在一些缺点，但是瑕不掩瑜。
人工湿地建造和运行费用便宜、技术要求不髙、还有多项优点，可谓物美价廉。
比较适合广大农村、中小城镇及旅游景区污水处理领域，湿地系统的脱氮除磷效果。
今天专业的水环境治理这服务商力鼎环保将讲解湿地的脱氮除磷原理。
污水中含氮物质的表现形式主要为氨氮和有机氮，人工湿地对污水中各类含氮物质的去除途径包括以下三种形式：(1)污水中的氨氮可通过湿地植物以及湿地微生物同化作用，转化为生物机体的有机组成部分，最终通过对湿地植物左期收割的方式，实现对污水中氨氮的有效去除；(2)在污水的pH值较高(大于8.0)的情况下，污水中的氨氮可通过自由挥发的形式从污水中溢岀，但通过自由挥发减少的氨氮，只占人工湿地氨氮去除总量的一小部分；(3)人工湿地对污水中含氮有机物质的主要去除途径为湿地微生物的硝化以及反硝化作用，在好氧条件下，污水中的氨氮经过亚硝化细菌、硝化细菌的亚硝化以及硝化作用，先后转化为亚硝酸盐、硝酸盐，随后在缺氧以及有机碳存在的条件下，经过反硝化细菌的反硝化作用而被还原为氮气，从水中逸岀、释放到大气中，最终实现人工湿地对污水中氨氮的有效去除。
污水中含磷污染物质的表现形式主要由颗粒磷、溶解性有机磷以及无机磷酸盐等三类, 人工湿地对污水中含磷污染物质的去除可通过填料床的吸附、微生物以及湿地植物的同化吸收、有机物的吸附等多重作用得以去除：(1)污水中的部分无机磷可通过湿地植物的吸收、同化作用，转化成植物机体的组成成分 (如ATP、DNA以及RNA等)，最终通过对湿地植物的左期收割使其得以去除，但是通过湿地植物吸收去除的磷污染物只占人工湿地去除总疑的一小部分；(2)污水中的含磷污染物的主要去除途径依赖于湿地上壤的物理化学吸附作用，含磷污染物的去除能力取决于湿地土壤的环境容量，通常情况下，湿地填料的物理吸附以及化学沉淀作用对污水中TP的去除能力可达90%以上；(3)微生物对污水中含磷污染物的去除过程主要包括微生物对含磷物质的同化作用以及对其的过戢积累两个过程，微生物对污水中含磷污染物的分解释放，能够有效促进有机磷酶的无机化，同时在含磷污染物的基质吸附沉淀、植物吸收同化过程中，也能够起到显著的促进作用。
人工湿地污水处理系统脱氮机理的研究进展
离子交换、 水生植物吸收、 微生物的硝化、 反硝化以及氨 的挥发等 。 在 湿地 中 ， 氮 的 去除 与湿 地 植物 的 根 区效应 有 很 大 的关 系 。湿 地 植物 根 毛 的输 氧 及 传递 特 性 ， 使 根 系 周 围连 续 呈现 好 氧 、 厌氧 、 缺氧 的状 态 ， 相 当于 许多串联或并联的Ａ ／ Ａ ／ Ｏ 处理单元 ， 这样植物在为湿地系统输氧的同时 ， 还可 以通过硝化、 反硝化作用使氮从废水中去除。氮的去除主要是依靠微生物的 硝 化 和反 硝 化作 用 。在 硝 化 过程 中 ，硝 化 细 菌首 先 把 Ｎ Ｈ ￣ － Ｎ 转 化 为Ｎ Ｏ ＿ Ｎ 和 Ｎ Ｏ ，在 反 硝 化 过 程 中 ，细 菌 在 厌 氧 或 缺 氧 环 境 中利 用 有 机 物 产 能 ， 将
要来自离子交换、 专性与非专性吸附、 鳌合作用、 沉降反应等。不 同的床体基 质 有不 同 的净 化特 性 。在 砾石 床人 工 湿 地 中 ， 植 物 通 过根 区效应 氧 的 传输 作 用 加快 硝 化作 用 。但 在土 壤 床系 统 中 ， 土壤 床较 差 的 孔 隙条 件 限制 了 根 区效 应 的 氧传 输 ， 从 而抑 制 了硝 化细 菌 的作 用 。对垂 直 流 人工 湿 地基 质 配 置方 式 的研 究显 示 口 ５ １ 基 质 按 大小 分 层并 没 有提 高 去 除效 果 ， 因为 厚 实 的介 质层 阻 止
种 污水 处 理技 术 ， 它 克 服 了在 污水 处理 中使用 化 学方 法 易 造成 二 次 污染 和 物 利 于 提高 氮 的去 除率 。 植 物 物种 的 选 择 也是 决 定人 工 湿 地 能 否正 常 运 行 和发 挥 作 用 的重 要 环 理 方 法洽 标 不 治本 的 缺点 ， 具 有 投资 小 ， 耗 能少 ， 净化效率高 、 对 负 荷 变 化适
人工湿地脱氮除磷机理及应用现状
（ ｈｏ ｏ ｎ ｉ ｌ ｎ ｎｉ ｎ ｅｔｌ ｎ ｉ ｅ ｎ， ｉｎＩｓｔｔ ｏ Ａｃｉｃ ｒ ａｄＣｖ ｎ ｉ ｅ ｎ， ｈ ｎｃｕ ， ｈｎ １０ ） ＆ ｏｌｆＭｕ ｉｐ ｄＥ ｖ ｏｍ ｎａ Ｅ ｇｎ ｒ ｇ Ｊ ｉ ｎｔｕｅ ｒｈ ｅ ｕｅ ｎ ｉｌ ｇｎ ｒ ｇ Ｃ ａ ｇｈ ｎ Ｃ ｉ ｃａａ ｒ ｅｉ ｌ ｉ ｆ ｔｔ ｉＥ ｅ ｉ ａ ３ １８ １
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探讨人工湿地脱氮技术的机理及应用
摘要：人工湿地技术的出现，通过种植水生植物，植物通过光合作用产生氧
气，一部分通过组织和根毛传输到湿地中，在根毛周围形成好氧区域，而远离根
毛区域部分呈现缺氧状态，更远区域则处于厌氧状态，这种植物生长形态正利于
人工湿地中微生物作用去除污水氮的含量，并因该技术较高的环境效益、经济效
益及社会效益，使得城市水处理技术在脱氮上取得新的突破。
关键词：人工湿地脱氮技术水生植物影响因素
１人工湿地脱氮机理
污水中氮含量主要包括：无机氮（氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐），有机氮（尿
素、氨基酸、蛋白质）。氮在湿地系统中呈现一个复杂的生物化学过程：污水中
有机物在氨化菌作用下转化为氨氮，然后在硝化细菌作用下将氨氮转化为亚硝态
氮、硝态氮，最后在反硝化细菌作用下一部分转化氮气排入大气，另一部分转化
为铵根离子、硝酸根离子，以无机盐形式作为湿地中水生植物生长的营养物质被
吸收，合成植物
蛋白质。而植物作用主要通过根系以及湿地中填料表面的生物膜吸附、吸收
和代谢作用，水体中较大不溶性含氮有机物颗粒经沉降过滤被填料或植物截留，
另外可通过对填料的定期更换和植物收割将含
氮有机体从湿地中去除。
在湿地中水生植物选择一般根据当地气候和环境选择根系发达的、对污水承
受能力强的植物，如：芦苇、水葫芦、大薸、水芹菜、美人蕉、浮萍、豆瓣菜等，
它们生育周期短，主要以营养生长为主，对氮的吸收利用率很高，另外植物生长
后进行收割直接使氮从污水和湿地系统中去除，因此湿地系统中水生植物对污水
中氮的去除率很高。杨敦等曾研究表明：人工湿地水处理技术脱氮总含量去除率
能够达80％左右，通过收割这一部分去除氮的含量在８％～１６％。
２人工湿地脱氮影响因素
２．１溶解氧
无论是常规的生物处理技术还是生态处理技术，溶解氧都是整个反应系统中
最重要的控制条件之一，很大程度上决定了反应系统的卫生学条件、微生物种类
以及出水水质。
湿地脱氮中的硝化反应需要在有氧状态下进行，一般溶解氧不小于2ng/L,1
ｇ氨氮完全硝化需氧量约4.57。在有较充足溶解氧条件下能够大大促进微生物硝
化作用，进而提高人工湿地的处理能力。若湿地系统前端进水氧气含量不高时，
而前端有机物底物溶度较高，在生物降解有机物时需消耗大量氧气，随着水力停
留时间加长，很快溶解氧的含量几乎为零，系统出现缺氧或厌氧状态，不仅无法
达到水体净化作用，而且会使水质更恶化。
为保证湿地系统高效运转并稳定可持续利用，人工湿地强化充氧运行方式对
于各种含氮污染物的去除是有积极意义的。方法一：采用阶梯式跌水自然充氧方
式，增加水体与空气接触面积，保证水流过程中不断溶解氧气，促进微生物硝化
反应。在湿地后段因有机物含量降低，且植物自身根区部分的复氧作用，完全能
达到系统对溶解氧的需求。方法二：机械曝气方式，曝气位置、强度、方式都影
响人工湿地处理效果。钟秋爽等人研究曝气气水比对人工湿地的处理效果，选取
气水比为０、２、４、６、８、１０、１２七种工艺参数进行试验，结果表明，
曝气可明显改善整个湿地的溶解氧水平及湿地的处理效果，尤其是脱氮效果。
在气水比为６时，人工湿地各污染物的去除率达到最大，CODCr去除率为
85.6％，ＴＰ去除率为70.9％，ＴＮ去除率为83.1％，NH3—Ｎ去除率为84.2％，
出水ＮＯ—Ｎ浓度最低，为6.32ｍｇ／Ｌ。
而反硝化作用一般在缺氧状态下进行，溶解氧浓度在0.2～0.3ｍｇ／Ｌ。若
溶解氧含量较高，反硝化菌利用氧作为电子受体进行呼吸，会阻碍ＮＯ作为电子
受体，不利于反硝化菌的反硝化作用。
在硝化和反硝化过程中，另有学者通过研究指出：当水中溶解氧充足时，水
体中中间产物ＮＯ—Ｎ很容易转化为ＮＯ—Ｎ；溶解氧缺乏时，水体中ＮＯ—Ｎ
出现积累，不利于氮的去除。以上这些都反映了溶解氧对人工湿地水处理技术的
重要影响。
２．２温度
温度直接影响氮的氨化、硝化和反硝化过程，从而影响人工湿地脱氮的效果，
其中表现为对硝化细菌影响最大。通常在低温条件时氨氮通过植物吸收和土壤挥
发量是大大减少，这只是总氮去除量的小部分，大部分还是依靠硝化和反硝化作
用。而低温下，微生物基质酶的活性一般会受到抑制，脱氮细菌的活性大大降低，
导致酶促使反应的速度降低，进而影响硝化和含氮有机物的降解，导致污水处理
效果不理想；在较高温度下，植物叶面和根部代谢活动得到加强，从而提高污水
中氮的去除率。若出现冰冻季节，湿地中水体与大气隔离，会使得水中溶解氧含
量明显降低，微生物硝化作用也会受到抑制。
研究表明：当气温低于４ ℃时，硝化作用仍然存在，只是硝化速率下降，
试验得出氮去除率仅为８％～２２％；当气温在４℃以上时，随着温度升高，硝
化率则成指数迅速上升。另有研究提出：污水进水温度为7.9℃时，总氮去除负
荷为1.2ｇ/(m2·d)；进水温度为15.4℃和26.9℃ 时，总氮去除负荷为2.56ｇ/(m2·d)
和5.09ｇ/(m2·d)，进水温度为30.4℃时，总氮去除负荷为6.29ｇ/(m2·d)。
因此，考虑温度的影响，在北方的冬季，高密度种植高秆粗壮的芦苇，其根
系较浅，不同生存环境下生命力较强，在受污染水体中顽强生长，并因其长期适
应形成了自身独特的代谢特征，在生长后形成高密度的芦苇场冬季不收割，利用
芦苇杆挡风，芦苇叶自然凋落形成覆盖层保温，从而降低低温对湿地系统的影响。
另外受温度条件限制，北方在设置人工湿地时，宜优先选用潜流湿地，冬季可以
通过覆盖ＰＶＣ塑料膜进行保温。
２.３C/N比
C/N比值是影响硝化速率和过程的重要因素。有研究曾表明：C/N比理论值
为1.07。后来韩耀宗通过对水平潜流人工湿地研究后提出：最佳C/N比为3.33。
在人工湿地中前端上部是CODCr与氨氮降解的主要场所，适合硝化反应的进行；
后端与下部是硝态氮转化的主要场所，适宜反硝化反应的进行。当反硝化作用中
缺乏可利用有机碳、硝酸盐时，碳源缺乏是人工湿地脱氮最受限制性的步骤之一。
理论上１ｇ二氧化氮还原为氮气需要碳源有机物2.86ｇ，通常在人工湿地后
端有机物含量相对较低，如果污水中有机物质不能满足需求，水体中碳源会缺乏，
此时需另外投加碳源有机物，一般多采用甲醇，并且其分解产物为水和二氧化碳，
不留任何难降解中间产物。因此C/N比的控制是系统中一个重要参数。
有研究表明：当C/N比从２增加到５过程中，反硝化细菌数量逐渐增多，
ＮＯ—Ｎ的去除率会明显上升，ＮＯ—Ｎ的去除速率能从7.39ｇ/(m2·d)到9.02
ｇ/(m2·d)；当Ｃ／Ｎ比为８时，ＮＯ—Ｎ的去除速率为9.18ｇ/(m2·d)，则碳氮比
太高，处理效果就不会特别明显。当碳源合理配置时，能使进水中55％～70％ Ｎ
Ｏ—Ｎ被去除。
对Ｃ／Ｎ比要求实际也需要进水水质符合处理条件，进而也是提高人工湿地
的持久利用性。人工湿地虽然处理效果较高，但是毕竟有限，作为主要去污的水
生植物和微生物对有机物、有毒物质都有容纳极限，基质也容易发生堵塞和变质
等问题，堵塞很可能造成湿地只存在表面流而减小水力停留时间。因此对人工湿
地进水水质需要严格控制，加大预处理的力度。在预处理中尽量多的去除有毒物
质和难降解有机物，以及过量的有机物和氨氮等，控制污水进水中有机物和含氮
物质的负荷，从而保证整个系统中合理Ｃ／Ｎ比。
３总结
目前人工湿地处理污、废水技术已较成熟，关于湿地脱氮技术也已取得很好
效果。但是在实际运行中，会发现对于基质材料的选择、水生植物选择、ｐＨ及
HRT控制等都会影响到系统脱氮的处理效率，有待进一步对人工湿地脱氮水处
理技术进行研究和完善。