山东省环科院环境工程有限公司 山东济南 250013
摘要：人工湿地是由基质、植物、微生物和水体组成污水处理生态系统，在脱氮除磷方面有着很好的效果。文中比较全面的总结了近几年来在人工湿地氮去除机理研究方面所取得的一些成果，着重讨论了基质、植物、微生物、水力负荷、温度、溶解氧等因素对人工湿地氮去除效果的影响。并提出了为了提高人工湿地脱氮除磷效果、扩大人工湿地应用范围，今后需要开展方面工作进一步的深入研究氮去除机理考察更多环境因素对氮去除的影响研发、改进工艺。 电量监控
关键词：人工湿地;氮去除机理;影响因素人工湿地;
家居智能系统是为了人类的利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由基质、植物、微生物和水体组成的复合体，利用生态系统中基质一水生植物一微生物的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化，与传统的二级处理技术相比，具有建设运行成本低，耗能少，出水水质好，运行维护方便，系统配置可塑性强，对负荷变化适应性强，有较强的有机物、
营养物质去除能力以及生态环境效益显著并可美化环境，实现废水资源化等特点，正在被广泛用于处理多种类型的废水。人工湿地污水处理系统是提出“根区法”理论后开始在世界各地逐渐受到重视并被运用的，现在人工湿地在我国的研究和应用也进行的如火如茶。本文对人工湿地废水处理中氮等营养物质的去除途径及其机理研究进展进行总结。
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。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。 碳素消字灵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∙3NH3和NH4＋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、NH4＋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。温度升高10℃氨化速度提高1倍。氨化的最佳pH值为6∙5～8∙5饱水土壤中由于缓冲作用其pH值处于中性范围；排水良好时由于矿化过程中硝酸盐的积累和H＋的生成导致pH值降低。由于氨化和硝化竞争氧气因此系统的供氧能力对NH3-N的去除的影响较大。1∙3 硝化/反硝化硝化将铵离子生物氧化为硝酸根是由两组自养型好氧微生物通过两个过程来完成的亚硝酸根是此反应的中间体。硝化菌从铵或亚硝酸根的氧化过程获得能量新细菌细胞合成以二氧化碳为碳源。
第一步严格化能无机营养细菌（严格好氧）将NH4＋氧化为NO2－该过程产能在生理浓度下产能242∙8～351∙7kJ/mol亚硝化菌可利用5％～14％。已鉴定的此类菌有：淡水和土壤中的亚硝化胞菌属（N．europaea）以及土壤中的亚硝化螺菌属（N．briensis）、Nitrosovibrio属（N．tenuis）和亚硝化亚菌属（N．multiformis）。亚硝化菌将铵氧化为亚硝酸根的可能途径为：铵（NH4＋）→羟胺（NH2OH）→硝酰基（NOH）→硝基羟胺（NO2·NH2OH）→亚硝酸根（NO2－）。其中NOH和NO2·NH2OH为假设的中间化合物二者参与反应过程。第二步即由兼性化能无机营养细菌将NO2－氧化为NO3－。该过程产能在生理浓度下产能64∙5～87∙5kJ/mol亚硝化菌可利用5％～10％。除亚硝酸根外这种细菌还能以有机物为生长所需能源。在土壤和淡水中只发现一种亚硝酸氧化细菌即硝化杆菌属（Winogradskyi）在海水中发现纤细硝化刺菌。此外亚硝酸根氧化细菌至少有某些种能以亚硝酸根和碳源为食甚至能在无氧环境下生长这与铵氧化细菌不同。
焊锰钢板用什么焊条可见硝化反应第一步的产能为第二步产能的数倍欲获相同能量所氧化的NO2－的量须为所氧化的NH4＋量的数倍因此稳态条件下人工湿地系统中不会积累NO2－。硝化受温度、pH值、溶解氧浓度、水的碱度、无机碳源、微生物数量、游离氨浓度、亚硝氮浓度、重金属、有毒有机物和碳氮比等的影响。不同环境中的最佳硝化温度为25～35℃（纯培养液）
和30～40℃（土壤）。亚硝化胞菌属和硝化杆菌的最低生长温度分别为5和4℃。硝化菌的最佳pH值为7∙0～8∙6经驯化后此pH值范围可拓宽；每氧化1g氨氮为硝酸根消耗4∙37g氧气和7∙14g碱度（以CaCO3计）。硝化反应中溶解氧浓度通常应高于2mg/L。由于硝化反应第一步所产生的能量约为第二步所产生的能量的4～5倍要想获得相同的能量所氧化的NO2－的量也必须相当于所氧化的NH4＋的4～5倍因此在稳态条件下人工湿地系统中不会产生亚硝酸盐的积累。但是由于温度低于15℃时硝化反应第一步受到明显抑制因此在低温条件下（12～14℃）会出现亚硝氮的积累。反硝化是指氧气耗尽后最先发生的缺氧反应即由异养微生物将硝酸根还原为分子氮。反硝化以氮氧化物（离子和气体形式）为最终电子受体。电子从电子供体（常为有机化合物）经过几个载体系统转移到氧化程度更高的N。得到的自由能存于ATP中供反硝化细菌的呼吸所用。
2.氮去除的影响因素
2.1基质
不同的填料因其成分的不同，对磷吸附能力的不同直接影响到其所构建人工湿地的除磷效果，因此，很多学者致力于不同吸附容量的渗滤介质对磷的去除的研究。袁东海等人研究
节能锅了砂子、沸石、蛙石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣种人工湿地基质材料净化污水磷素的机理，结果表明，矿渣、粉煤灰有很好的磷素去除效果，蛙石、黄褐土和下蜀黄土次之，沸石和砂子的去除效果较差。因此，在构建人工湿地的时候，应选择基质吸附磷素数量较多，转化为难溶性磷素比例较大的基质，以提高人工湿地污染物净化容量。
2.2植物
许多研究显示，植物能增强人工湿地对氮的去除效果，不同植物对氮的去除效果也不一样。张甲耀等叫在研究潜流式人工湿地系统中的植物净化能力时发现，有植物系统对总氮的净化能力高于无植物系统，且芦苇湿地系统最高，菱白湿地系统次之，穿心莲子草湿地系统最差。李旭东等人发现在处理暴雨径流氮方面，菱草床效果最好，芦苇床其次，空白床最差哪〕。
结论：大力开发人工湿地污水处理技术，对我国水环境污染的治理具有重大的意义，在我国势必具有广阔的发展前景。
参考文献
[1] 马近伟.温室型人工湿地深度处理城市污水的研究[D].山东大学 2018
yig滤波器
[2] 檀香逸.经济型花卉人工湿地对农村生活污水氮磷去除特性的研究[D].东南大学 2018
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