全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 24 期摇 摇 2011 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
柑橘黄龙病株不同部位内生细菌群落结构的多样性 刘摇 波,郑雪芳,孙大光,等 (7325)………………………
小兴安岭红松径向生长对未来气候变化的响应 尹摇 红,王摇 靖,刘洪滨,等 (7343)……………………………
污水地下渗滤系统脱氮效果及动力学过程 李海波,李英华,孙铁珩,等 (7351)…………………………………
基于生态系统服务的海南岛自然保护区体系规划 肖摇 燚,陈圣宾,张摇 路,等 (7357)…………………………
羌塘地区草食性野生动物的生态服务价值评估———以藏羚羊为例 鲁春霞,刘摇 铭,冯摇 跃,等 (7370)………
湖北省潜江市生态系统服务功能价值空间特征 许倍慎,周摇 勇,徐摇 理,等 (7379)……………………………
滇西北纳帕海湿地景观格局变化及其对土壤碳库的影响 李宁云,袁摇 华,田摇 昆,等 (7388)…………………
基于连接性考虑的湿地生态系统保护多预案分析———以黄淮海地区为例
宋晓龙,李晓文,张明祥,等 (7397)
………………………………………
……………………………………………………………………………
青藏高原高寒草甸生态系统碳增汇潜力 韩道瑞,曹广民,郭小伟,等 (7408)……………………………………
影响黄土高原地物光谱反射率的非均匀因子及反照率参数化研究 张摇 杰,张摇 强 (7418)……………………
基于 GIS的下辽河平原地下水生态敏感性评价 孙才志,杨摇 磊,胡冬玲 (7428)………………………………
厦门市土地利用变化下的生态敏感性 黄摇 静,崔胜辉,李方一,等 (7441)………………………………………
我国保护地生态旅游发展现状调查分析 钟林生,王摇 婧 (7450)…………………………………………………
黄腹山鹪莺稳定的配偶关系限制雄性欺骗者 褚福印,唐思贤,潘虎君,等 (7458)………………………………
食物蛋白含量和限食对雌性东方田鼠生理特性的影响 朱俊霞,王摇 勇,张美文,等 (7464)……………………
具有捕食正效应的捕食鄄食饵系统 祁摇 君,苏志勇 (7471)………………………………………………………
桑科中 4 种桑天牛寄主植物的挥发物成分研究 张摇 琳,WANG Baode,许志春 (7479)………………………
栗山天牛成虫羽化与温湿度的关系 杨忠岐,王小艺,王摇 宝, 等 (7486)………………………………………
人工巢箱条件下杂色山雀的巢位选择及其对繁殖成功率的影响 李摇 乐,万冬梅,刘摇 鹤,等 (7492)…………
鸭绿江口湿地鸻鹬类停歇地的生物生态研究 宋摇 伦,杨国军,李摇 爱,等 (7500)………………………………
锡林郭勒草原区气温的时空变化特征 王海梅,李政海,乌摇 兰,等 (7511)………………………………………
UV鄄B辐射胁迫对杨桐幼苗生长及光合生理的影响 兰春剑,江摇 洪,黄梅玲,等 (7516)………………………
小麦和玉米叶片光合鄄蒸腾日变化耦合机理 赵风华,王秋凤,王建林,等 (7526)………………………………
利用稳定氢氧同位素定量区分白刺水分来源的方法比较 巩国丽,陈摇 辉,段德玉 (7533)……………………
2010 年冬季寒冷天气对闽江口 3 种红树植物幼苗的影响 雍石泉,仝摇 川,庄晨辉,等 (7542)………………
人参皂苷与生态因子的相关性 谢彩香,索风梅,贾光林,等 (7551)………………………………………………
芘对黑麦草根系几种低分子量有机分泌物的影响 谢晓梅,廖摇 敏,杨摇 静 (7564)……………………………
盐碱地柠条根围土中黑曲霉的分离鉴定及解磷能力测定 张丽珍,樊晶晶,牛摇 伟,等 (7571)…………………
不同近地表土壤水文条件下雨滴打击对黑土坡面养分流失的影响 安摇 娟,郑粉莉,李桂芳,等 (7579)………
煤电生产系统的能值分析及新指标体系的构建 楼摇 波,徐摇 毅,林振冠 (7591)………………………………
专论与综述
西南亚高山森林植被变化对流域产水量的影响 张远东,刘世荣,顾峰雪 (7601)………………………………
干旱荒漠区斑块状植被空间格局及其防沙效应研究进展 胡广录,赵文智,王摇 岗 (7609)……………………
利用农业生物多样性持续控制有害生物 高摇 东,何霞红,朱书生 (7617)………………………………………
研究简报
洪湖湿地生态系统土壤有机碳及养分含量特征 刘摇 刚,沈守云,闫文德,等 (7625)……………………………
氯氰菊酯和溴氰菊酯对萼花臂尾轮虫生殖的影响 黄摇 林,刘昌利,韦传宝,等 (7632)…………………………
学术信息与动态
SCOPE鄄ZHONGYU 环境论坛(2011)暨环境科学与可持续发展国际会议成功举办 (7639)……………………
《生态学报》3 篇文章入选 2010 年中国百篇最具影响国内学术论文摇 等 ( 玉 )………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*316*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄12
封面图说: 泥炭藓大多生长在多水、寒冷和贫营养的生境,同时有少数的草本、矮小灌木也生长在其中,但优势植物仍然是泥炭藓
属植物。 泥炭藓植物植株死后逐渐堆积形成泥炭。 经过若干年的生长演变,形成了大片的泥炭藓沼泽。 这种沼泽地
有黑黑的泥炭、绿绿的草甸和亮晶晶的斑块状水面相间相衬,远远看去就像大地铺上了锦绣地毯一样美丽壮观。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 24 期
2011 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 24
Dec. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:辽宁省高校优秀人才计划(LR201028); 国家自然科学基金项目(50908151, 51108275); 辽宁省自然科学基金项目(20082195)
收稿日期:2011鄄06鄄15; 摇 摇 修订日期:2011鄄10鄄27
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: liyinghua1028@ 126. com
李海波,李英华,孙铁珩,王鑫.污水地下渗滤系统脱氮效果及动力学过程.生态学报,2011,31(24):7351鄄7356.
Li H B, Li Y H, Sun T H, Wang X. Efficiency and kinetic process of nitrogen removal in a subsurface wastewater infiltration system ( SWIS). Acta
Ecologica Sinica,2011,31(24):7351鄄7356.
污水地下渗滤系统脱氮效果及动力学过程
李海波1,李英华1,*,孙铁珩1,2,王摇 鑫1
(1. 沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室, 沈阳摇 110044;2. 中国科学院 沈阳应用生态研究所,沈阳摇 110016)
摘要:建立了模拟污水地下渗滤过程的中试系统,重点考察了水力负荷对系统脱氮效率的影响情况,建立了描述地下渗滤系统
微生物脱氮过程的动力学模型。 结果表明:地下渗滤系统脱氮效果好,抗水力负荷冲击能力强,处理最佳水力负荷 0郾 125
m3·m-2·d-1,出水中氮浓度低于《城市污水再生利用———景观环境用水水质》标准(GB / T 18921—2002)。 地下渗滤系统硝化过
程符合一级动力学模型 NE = N0 e -0. 4812t ,温度是影响硝化速率的主要因素,两者的关系是 KT = 0. 2218 伊 1. 035(T-20) ;出水硝态
氮浓度与水力停留时间之间呈负指数关系,可描述为 C = 16. 3475e -0. 2548t ,碳源是引起反硝化速率变化的主要因子。 在基质层
垂直深度 65 cm处二次补加生活污水,反硝化速率常数由 0. 0355 提高到 0. 0488。 强调地下渗滤系统的污水净化功能而忽视其
生态服务功能,是系统运行中普遍存在的认识误区,过高的水力负荷不利于硝化鄄反硝化反应的顺利进行。 地下渗滤系统运行
应采取适宜的水力负荷方式,促进硝化鄄反硝化作用。
关键词:地下渗滤;脱氮;动力学;生态功能
Efficiency and kinetic process of nitrogen removal in a subsurface wastewater
infiltration system (SWIS)
LI Haibo1, LI Yinghua1,*, SUN Tieheng1,2, WANG Xin1
1 Key Laboratory of Regional Environment and Eco鄄Remediation, Ministry of Education, Shenyang University, Shenyang 110044, China
2 Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China
Abstract: As a kind of eco鄄treatment system, the subsurface wastewater infiltration system ( SWIS) is made on the
principles of recycling and reusing the wastewater, harmonious with the environment, unified and differencing with the
positions. SWIS is an efficient and economic technology for small scale decentralized sewage (SCDS) treatment. Compared
with the conventional activated sludge treating process, SWIS has more advantages, such as low construction and operation
costs, easy maintenance. Subsurface infiltration technology can not only remove most of the pollutants in wastewater, but
also propose high water reclaiming rates. The dominant pollutant removal efficiencies of a SWIS are generally satisfactory in
terms of biochemical oxygen demand ( BOD), chemical oxygen demand ( COD) and suspended solid ( SS). However,
there still remain problems with nitrogen removal usually due to the complicated interior environment of SWIS, e. g. , the
oxygen reduction potential ( ORP) in different depth of the SWIS varies obviously, which affects the nitrogen removal
process (nitrification鄄denitrification) directly. Hydraulic loading rate is an important factor affecting the nitrogen removal
efficiency, especially the nitrification and denitrification processes, because different hydraulic loading rates can result in
different ORP. The higher hydraulic loading rate hinders the nitrification process, which is proved by the increasing
nitrogen concentration in the effluent. In order to promote the innovation of this kind of wastewater eco鄄treatment system and
its wide application, provide a scientific and technical basis for the system implementation, a research on the nitrogen
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removal and kinetic process was made. This study conducted two pilot scale SWISs, analyzing the influence of hydraulic
loading rates on nitrogen removal effect. A total of four major operational phases were tested during the experimental period:
hydraulic loading rate 0. 040, 0. 085, 0. 125 and 0. 20 m3·m-2·d-1, respectively. And also, dynamic models for the
nitrification and denitrification process were studied. The results showed that, as for the nitrogen removal efficiency, the
optimal hydraulic loading rate was 0. 125 m3·m-2·d-1 . As such, NH3 鄄N and TN concentrations in effluent were 3. 5 and
13郾 6 mg / L, respectively, lower than the standard of water quality for scenic environment use (GB / T18921—2002). The
first order kinetic model NE = N0e
-0. 4812t fit the nitrification process well. Temperature was the main factor affecting the
nitrification rate withKT = 0. 2218 伊 1. 035
(T-20) . With respect to the denitrification process, NO-3 鄄N concentration in
effluent was in negative exponent correlation C = 16. 3475e -0. 2548t with the hydraulic retention time. Carbon source was the
major factor causing the changes of denitrification rate. With the shunt method applying at 65 cm depth, the denitrification
rate rose from 0. 0355 to 0. 0488. Finally, the study pointed that the SWIS system should be operated under an optimal
hydraulic loading rate mode, ensuring the nitrification鄄denitrification process going successfully. This study will guide the
decision on a potential full鄄scale SWIS application and reuse of the treated wastewater.
Key Words: subsurface wastewater infiltration system; nitrogen removal; kinetics; ecological service function
污水地下渗滤系统(SWIS)是基于生态学原理,集成厌氧、好氧处理工艺而形成的一种生态法处理技术。
在 SWIS中,污水在土壤鄄微生物鄄植物系统的联合作用下,得到有效处理,清水通过集水管收集,污染物则通过
物化吸附、化学沉淀、微生物降解等作用被去除[1鄄2]。 其中,硝化鄄反硝化作用是氮污染物脱除的主要途径[3鄄4]。
由于 SWIS的界面环境复杂,而且 NO-2 鄄N和 NO-3 鄄N 在系统中很少积累,因此,直接测定硝化和反硝化速率十
分困难[5]。 关于 SWIS的生物脱氮动力学过程做定量描述,国内外鲜有报道。 本研究通过考察 SWIS 中试系
统中进水水力负荷对脱氮效果的影响情况,初步建立硝化及反硝化模型,动态描述系统的脱氮过程,确定影响
硝化和反硝化速率的主要因素,为采用灵活有效的促进脱氮的工程措施提供理论参考。
1摇 材料与方法
1. 1摇 SWIS 模拟系统
实验在两个可独立运行的 SWIS反应器中进行,每个容积为 1. 8 m3(长伊宽伊高为 1. 5 m 伊 1. 2 m 伊 1. 0
m),散水管位于基质层垂直深度 55 cm处。 根据土壤渗透及微生物实验等前期研究结论[2],确定基质由草甸
棕壤、活性污泥及炉渣等构成。 其中草甸棕壤取自沈阳市生态实验站,0—20 cm 表层土。 活性污泥取自沈阳
市北部污水处理厂曝气池,经 3000 r / min离心 10 min后,自然干化至含水率约 50% ,过 16 目筛备用。 炉渣为
无烟煤燃烧产物,粒度范围 2—5 mm。 将草甸棕壤、活性污泥及炉渣按体积比 1颐9颐1 混合均匀制成模拟系统的
填充基质[6],其基本性质见表 1。
表 1摇 基质的理化性质
Table 1摇 Characteristics of the matrix
项目
Item
酸碱度
pH
有机质
Organics
/ %
孔隙度
Porosity
/ %
氨化细菌数量
Ammonifier
number
/ (cfu / g)
硝化细菌数量
Nitrifier
number
/ (MPN / g)
渗透性
Permeability
/ (cm / s)
粒度分布
Size distribution / %
>1 mm 0. 05—1 mm <0. 05 mm
均值 Average 7. 3 6. 0 56. 8 1. 04伊1011 1. 48伊107 1. 1伊10-3 27. 6 23. 4 49. 0
实验中,SWIS处理生活污水的工艺流程见图 1。 首先,生活污水由水泵提升,进入两个沉淀槽中,沉淀后
的上清液经泵提升到高位水槽,再通过流量计均匀流入 SWIS 中。 SWIS 中的水流特征是[1]:污水先在重力作
用下向下渗流,到达不透水皿处积存,然后在基质毛细力作用下向上扩散,达到最大毛细势能再次下降。 出水
由重力作用渗滤到 SWIS底部,从集水管排出。
2537 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 1摇 污水处理流程示意图
Fig. 1摇 Flow chart of domestic sewage treatment
摇 1. 污水入口; 2. 泵; 3. 沉淀槽; 4. 泵; 5. 高位水槽; 6. 流量计;
7. SWIS; 8. 出水口
1. 2摇 实验污水
SWIS的进水为沈阳大学校园生活污水,主要的水
质指标见表 2。
1. 3摇 分析方法
SWIS进出水的常规理化指标 CODCr、BOD5、NH+4 鄄
N、TN、TP及 SS等按照国家标准进行测定[7]。
2摇 结果与讨论
2. 1摇 水力负荷对 SWIS脱氮效果的影响
生活污水中的氮是地下渗滤处理过程最难去除的
物质,其脱除过程受水质、环境、操作条件的影响[1,3]。
较长水力停留时间有利于污水中的氨氮与土壤中各种
基质充分接触,发生硝化与反硝化作用,最终转化为氮
气等释放到大气中。 对 SWIS 在水力负荷 (0. 040—
0郾 20) m3·m-2·d-1时的脱氮效果进行了分析,结果见
表 3。
表 2摇 进水水质指标
Table 2摇 Characteristics of the wastewater
CODCr BOD5 NH4 +– N TN TP SS
SWIS进水值 Influent quality for SWIS / (mg / L) 220 135 37. 5 42. 5 3. 5 32
表 3摇 水力负荷对脱氮效果的影响
Table 3摇 Effects of hydraulic loadings on nitrogen removal efficiency
水力负荷
Hydraulic loading rate
/ (m3·m-2·d-1)
指标
Index
进水浓度
Influent concentration
/ (mg / L)
出水浓度
Effluent concentration
/ (mg / L)
去除率
Removal efficiency
/ %
0. 040 NH+4 鄄N 37. 0 2. 4 93. 5
TN 42. 0 11. 0 73. 8
0. 085 NH+4 鄄N 38. 2 3. 3 91. 4
TN 45. 3 13. 4 70. 4
0. 125 NH+4 鄄N 38. 3 3. 5 90. 9
TN 44. 9 13. 6 69. 7
0. 20 NH+4 鄄N 37. 2 11. 3 69. 6
TN 45. 3 32. 4 28. 5
SWIS中,氮的去除机理是[4鄄5]:首先,有机氮在微生物的作用下转化为 NH+4 鄄N,由于土壤颗粒带有负电
荷,NH+4 鄄N很容易被吸附,土壤微生物通过硝化作用将其转化为 NO-3 鄄N,土壤又可恢复对铵离子的吸附能力。
土壤对 NO-3 鄄N没有吸附截留能力,NO-3 鄄N随水运动迁移。 在迁移过程中被植物根系吸收成为植物营养,绝大
部分通过反硝化作用,最终转化为 N2或 N2O而挥发掉。
表 3 的结果反映出:在水力负荷(0. 040—0. 125) m3·m-2·d-1时,水力负荷的变化对系统的脱氮效果无明
显影响,出水水质较好,SWIS具有较强的抗冲击负荷能力。 分析认为,在较低水力负荷下,添加的生物基质起
到了很好的缓冲和保护作用。 当水力负荷增加到 0. 20 m3·m-2·d-1时,基质层的渗透率和水力停留时间急剧下
降,基质层出现滞水现象,氮的脱除率由 0. 125 m3·m-2·d-1时的 90. 9% (NH+4 鄄N)和 69. 7% (TN)下降到 69. 6%
(NH+4 鄄N)和 28. 5% (TN)。 该结果表明,由于水力负荷偏高,长时间的淹水使得基质层上层区域基本处于厌
氧或兼氧状态,不利于硝化反应的进行。 因此,综合考虑系统的处理效率和出水水质情况,确定最佳水力负荷
3537摇 24 期 摇 摇 摇 李海波摇 等:污水地下渗滤系统脱氮效果及动力学过程 摇
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为 0. 125 m3·m-2·d-1。 此时,出水中 CODCr、BOD5、NH+4 鄄N、TN、TP和 SS 的浓度分别为 20、4. 5、3. 5、13. 6、0. 2、
0. 1 mg / L,低于《城市污水再生利用鄄景观环境用水水质》(GB / T18921—2002)标准。
图 2摇 不同水力停留时间下氨氮去除效果
Fig. 2摇 NH+4 鄄N removal efficiency at different HRT
2. 2摇 硝化动力学过程及温度对硝化速率的影响
调节 SWIS 自动进样控制系统和流量计,考察不同
水力停留时间(Hydraulic retention time,HRT)下,NH+4 鄄N
出水浓度的变化情况,用 ln N0 / N( )E 鄄HRT 作图 (N0:
NH+4 鄄N进水浓度,mg / L;NE:NH+4 鄄N 出水浓度,mg / L),
并通过 SPSS13. 0 软件进行曲线拟合,结果见图 2。
图 2 的结果表明,SWIS 中硝化动力学过程符合一
级动力学方程: NE = N0e -kt , k = 0. 4812。 k是一个与温
度有关的常数,温度对硝化细菌的活性影响尤其重
要[8]。 kT可以表示为: kT = k20F(T-20) 。 kT为 T 益时的硝
化速率常数; k20 为 20 益时的硝化速率常数; F 为温度
系数,对于土地处理系统,其典型值为 1. 035; T为温度。
因此,SWIS中硝化动力学方程可写成: NE = N0e -k20F(T-20) t ,式中, F已知, NE 和 N0 可通过实验获得。 设
计 3 组实验,分别在 5—10、17—20 益和 25—28 益条件下进行(图 3),分析相同 N0和 HRT (1 d) 时的 NE值,
确定常数 k20 。
图 3摇 不同温度下氨氮进水浓度与出水浓度的关系
Fig. 3摇 Correlation of NH+4 鄄N concentration under different temperature condition
经计算,3 种温度范围的 k20 值分别为 0. 1014、0. 2950 和 0. 2690,平均值为 0. 2218。 理论上,氨氮的脱除
速率随温度升高而提高,但实验获得 25—28 益的 k20 值比 17—20 益的低,分析是该温度下进水 BOD 负荷较
低,蒸发量大所致。 因此,SWIS的硝化速率随温度的变化规律为 kT = 0. 2218 伊 1. 035(T-20) .
2. 3摇 反硝化动力学过程及补加碳源对反硝化速率的影响
在微生物附着和悬浮生长污水处理系统中,反硝化动力学过程采用 Monod 方程和修正 Arrhenius 方程来
模拟[8]。 有报道指出,在渗滤系统中,硝酸盐浓度与反硝化速率符合零级反应和一级反应[9鄄11]。 SWIS 中,
4537 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 4摇 不同水力停留时间下 NO-3 鄄N出水浓度
Fig. 4摇 NO-3 鄄N effluent concentration at different HRT
NO-3 鄄N出水浓度 C与 HRT的关系如图 4 所示。
从图 4 可以看出,随着 HRT的增加,NO-3 鄄N 出水浓
度逐渐减小,说明连续的淹水状况有利于系统反硝化反
应的进行。 C 与 HRT 之 间 的 回 归 关 系 为 C =
16郾 3475e -0. 2548t(R2 = 0. 8848,P < 0郾 05) ,因此,SWIS的
反硝化过程符合一级动力学规律。 反硝化速率 k 受进
水硝酸盐浓度、温度、pH、有机碳、DO 和微生物等众多
因素影响[12]。 污水自多孔布水管进入 SWIS后,其中大
于 85%的可降解有机物已在 0—20 cm 的区域降解,导
致污水进入缺氧区后碳源严重不足[13鄄14]。 因此,碳源
是影响反硝化动力学过程的主要因素。
距散水管下方垂直深度 10 cm处增加一个散水管,补加生活污水为碳源,两个散水管布水流量比为 1颐1。
考察补加碳源前后 SWIS反硝化速率 k的变化。 由于硝化菌的繁殖速度远大于亚硝化细菌,因此,NO-2 鄄N在系
统中很少积累[15鄄17]。 根据 SWIS污染物去除效果实验,假设有 90%的 NH+4 鄄N被氧化成 NO-3 鄄N,得出 NO-3 鄄N的
初始浓度 C0。 对 C进行测定,并对反硝化过程的一级动力学模型进行线性拟合,结果见表 4。
表 4摇 补加碳源对反硝化动力学参数的影响
Table 4摇 Influence of shunt method on denitrification kinetics speed
系统 System 拟合方程 Fitting equation 拟合率 Fitting rate
无碳源补加 System without supplementary carbon source lnC0 / C =0. 0355 t 0. 904
补加碳源 System with supplementary carbon source lnC0 / C =0. 0488 t 0. 978
由表 4 可见,补加碳源后,反硝化速率 k有了较大提高。 反硝化速率常数 k与温度、进水硝态氮浓度等性
质有关,在本实验条件下, C0 及操控条件相同,因此,可认为反硝化速率常数的差异只与碳源多少有关。 由于
在垂直深度 65 cm处补加污水,补给了反硝化作用的碳源,故提高了反硝化速率常数。
根据一级动力学模型和本实验条件下得到的反硝化速率常数可知,在 SWIS 运行稳定后,无碳源补加(反
硝化速率常数 0. 0355)的系统占地面积与补加碳源(反硝化速率常数 0. 0488)的系统占地面积之比约为
1. 4 颐1,即若要达到相同的总氮去除效果,采取碳源补加措施可节省约 28%的 SWIS土地使用面积。
3摇 结论与展望
污水地下渗滤中试系统脱氮效果好,抗水力负荷冲击能力强,处理最佳水力负荷 0. 125 m3·m-2·d-1时,
NH+4 鄄N及 TN的脱除率分别为 90. 9%和 69. 7% ,出水中污染物浓度低于《城市污水再生利用-景观环境用水
水质》(GB / T18921—2002)标准。 地下渗滤系统的硝化过程符合一级动力学规律 NE = N0e -0. 4812t ,温度按照
kT =0. 2218 伊 1. 035(T-20) 的关系影响硝化速率。
反硝化过程中出水硝态氮浓度与水力停留时间之间呈负指数关系,可描述为 C = 16. 3475e -0. 2548t(R2 =
0郾 8848,P < 0. 05) ,碳源是影响反硝化速率变化的主要因子。 在基质层适当深度补加生活污水,可提高反硝
化速率,节省系统占地面积。
污水地下渗滤处理技术是一种生态技术,应首先强调其生态服务功能,其次是净化功能。 过度追求系统
的处理能力,可能会造成渗滤系统的硝化作用区域始终处于淹水状态,影响其脱氮功能,最终快速失去生态服
务功能,导致系统瘫痪。 因此,地下渗滤系统运行应采取适宜的水力负荷方式,强调处理能力与出水水质的有
机统一,促进硝化鄄反硝化作用的顺利进行。
References:
[ 1 ]摇 Sun T H, Li X F. Domestic Wastewater Natural and Eco鄄Treatment and Resources Reuse Technology. Beijing: Chemical Industrial Press, 2006:
5537摇 24 期 摇 摇 摇 李海波摇 等:污水地下渗滤系统脱氮效果及动力学过程 摇
http: / / www. ecologica. cn
71鄄73.
[ 2 ] 摇 Li H B, Li Y H, Sun T H, Hu X M. Modified subsurface wastewater infiltration system for treatment of domestic sewage. China Water and
Wastewater, 2009, 25(13): 45鄄48.
[ 3 ] 摇 Rodgers M, Lambe A, Xiao L W. Carbon and nitrogen removal using a novel horizontal flow biofilm system. Process Biochemistry, 2006, 41(11):
2270鄄2275.
[ 4 ] 摇 Zhang J, Huang X, Wei J, Hu H Y, Shi H C. Nitrogen and phosphorus removal mechanism in subsurface wastewater infiltration system. China
Environmental Science, 2002, 22(5): 438鄄441.
[ 5 ] 摇 Zhang M K, Wang L P, He Z L. Spatial and temporal variation of nitrogen exported by runoff from sandy agricultural soils. Journal of
Environmental Sciences, 2007, 19(9): 1086鄄1092.
[ 6 ] 摇 Zou Y, Wang S W, Li Y H, Dai Y, Sun T H. A novel kind of substrate for wastewater treatment effectively and its preparing process: China,
200610045737. 0. 2006鄄04鄄15.
[ 7 ] 摇 State Environment Protection Administration of China. Method of Water and Wastewater Inspection and Analysis. Beijing: China Environmental
Science Press, 2002: 107鄄696.
[ 8 ] 摇 Hatt B E, Fletcher T D, Deletic A. Treatment performance of gravel filter media: implications for design and application of stormwater infiltration
systems. Water Research, 2007, 41(12): 2513鄄2524.
[ 9 ] 摇 Kim T H, Nam Y K, Park C, Lee M. Carbon source recovery from waste activated sludge by alkaline hydrolysis and gamma鄄ray irradiation for
biological denitrification. Bioresource Technology, 2009, 100(23): 5694鄄5699.
[10] 摇 Rauch鄄Williams T, Drewes J E. Using soil biomass as an indicator for the biological removal of effluent鄄derived organic carbon during soil
infiltration. Water Research, 2006, 40(5): 961鄄968.
[11] 摇 Li Y H, Sun T H, Li H B, Hu X M. Technical difficulties and solutions of subsurface infiltration system in domestic wastewater treatment. Chinese
Journal of Ecology, 2009, 28(7): 1415鄄1418.
[12] 摇 Ovez B. Batch biological denitrification using Arundo donax, Glycyrrhiza glabra, and Gracilaria verrucosa as carbon source. Process Biochemistry,
2006, 41(6): 1289鄄1295.
[13] 摇 Fleming鄄Singer M S, Horne A J. Enhanced nitrate removal efficiency in wetland microcosms using an episediment layer for denitrification.
Environmental Science and Technology, 2002, 36(6): 1231鄄1237.
[14] 摇 van Cuyk S, Siegrist R, Logan A, Masson S, Fischer E, Figueroa L. Hydraulic and purification behaviors and their interactions during wastewater
treatment in soil infiltration systems. Water Research, 2001, 35(4): 953鄄964.
[15] 摇 Li Y H, Li H B, Sun T H, Wang X. Study on nitrogen removal enhanced by shunt distributing wastewater in a constructed subsurface infiltration
system under intermittent operation mode. Journal of Hazardous Materials, 2011, 189(1 / 2): 336鄄341.
[16] 摇 De Lucas A, Rodr侏guez L, Villase觡or J, Fern佗ndez F J. Denitrification potential of industrial wastewaters. Water Research, 2005, 39 (15):
3715鄄3726.
[17] 摇 Lansing S L, Martin J F. Use of an ecological treatment system (ETS) for removal of nutrients from dairy wastewater. Ecological Engineering,
2006, 28(3): 235鄄245.
参考文献:
[ 1 ]摇 孙铁珩, 李宪法. 城市污水自然生态处理与资源化利用技术. 北京: 化学工业出版社, 2006: 71鄄73.
[ 2 ] 摇 李海波, 李英华, 孙铁珩, 胡筱敏. 改良地下渗滤系统处理生活污水的研究. 中国给水排水, 2009, 25(13): 45鄄48.
[ 4 ] 摇 张建, 黄霞, 魏杰, 胡洪营, 施汉昌. 地下渗滤污水处理系统的氮磷去除机理. 中国环境科学, 2002, 22(5): 438鄄441.
[ 6 ] 摇 邹轶, 王书文, 李英华, 戴莹, 孙铁珩. 一种高效污水处理促进剂及其制备方法: 中国, 200610045737. 0. 2007鄄04鄄15.
[ 7 ] 摇 国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法. 北京: 环境科学出版社, 2002: 107鄄696.
[11] 摇 李英华, 孙铁珩, 李海波, 胡筱敏. 地下渗滤系统处理生活污水的技术难点及对策. 生态学杂志, 2009, 28(7): 1415鄄1418.
6537 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 24 December,2011(Semimonthly)
CONTENTS
The community structure of endophytic bacteria in different parts of huanglongbing鄄affected citrus plants
LIU Bo, ZHENG Xuefang,SUN Daguang,et al (7325)
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A research on the response of the radial growth of Pinus koraiensis to future climate change in the XiaoXing忆AnLing
YIN Hong, WANG Jing, LIU Hongbin, et al (7343)
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Efficiency and kinetic process of nitrogen removal in a subsurface wastewater infiltration system (SWIS)
LI Haibo, LI Yinghua, SUN Tieheng, et al (7351)
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Designing nature reserve systems based on ecosystem services in Hainan Island
XIAO Yi, CHEN Shengbin, ZHANG Lu, et al (7357)
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Assessing ecological services value of herbivorous wild animals in Changtang grassland: a case study of Tibetan antelope
LU Chunxia, LIU Ming, FENG Yue, et al (7370)
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Spatial characteristics analysis of ecological system service value in QianJiang City of Hubei Province
XU Beishen,ZHOU Yong, XU Li,et al (7379)
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Landscape pattern change and its influence on soil carbon pool in Napahai wetland of Northwestern Yunnan
LI Ningyun, YUAN Hua, TIAN Kun, et al (7388)
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Multi鄄scenarios analysis for wetlands ecosystem conservation based on connectivity: a case study on HuangHuaiHai Region, China
SONG Xiaolong, LI Xiaowen, ZHANG Mingxiang, et al (7397)
…
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The potential of carbon sink in alpine meadow ecosystem on the Qinghai鄄Tibetan Plateau
HAN Daorui, CAO Guangmin,GUO Xiaowei, et al (7408)
………………………………………………
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The relations of spectrum reflectance with inhomogeneous factors and albedo parameterization ZHANG Jie, ZHANG Qiang (7418)…
Groundwater ecological sensitivity assessment in the lower Liaohe River Plain based on GIS technique
SUN Caizhi,YANG Lei,HU Dongling (7428)
………………………………
………………………………………………………………………………………
Ecological sensitivity of Xiamen City to land use changes HUANG Jing, CUI Shenghui, LI Fangyi, et al (7441)……………………
Investigation and analysis on situation of ecotourism development in protected areas of China
ZHONG Linsheng,WANG Jing (7450)
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Handicapping male鄄cheaters by stable mate relationship in yellow鄄bellied prinia, Prinia flaviventris
CHU Fuyin,TANG Sixian, PAN Hujun,et al (7458)
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Effects of dietary protein content and food restriction on the physiological characteristics of female Microtus fortis
ZHU Junxia, WANG Yong,ZHANG Meiwen,et al (7464)
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Predator鄄prey system with positive effect for prey QI Jun,SU Zhiyong (7471)…………………………………………………………
Volatile constituents of four moraceous host plants of Apriona germari ZHANG Lin, WANG Baode, XU Zhichun (7479)……………
Relationship between adult emergence of Massicus raddei (Coleoptera: Cerambycidae) and temperature and relative humidity
YANG Zhongqi, WANG Xiaoyi,WANG Bao, et al (7486)
………
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Nest site selection and reproductive success of Parus varius in man鄄made nest boxes
LI Le, WAN Dongmei, LIU He, et al (7492)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………………
A study on bio鄄ecology of the stopover site of waders within China忆s Yalu River estuary wetlands
SONG Lun,YANG Guojun, LI Ai, et al (7500)
……………………………………
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The spatial鄄temporal change variations of temperature in Xilinguole steppe zone
WANG Haimei, LI Zhenghai,WU Lan, et al (7511)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
The growth and photosynthetic responses of Cleyera japonica Thunb. seedlings to UV鄄B radiation stress
LAN Chunjian, JIANG Hong, HUANG Meiling,et al (7516)
………………………………
………………………………………………………………………
Photosynthesis鄄transpiration coupling mechanism of wheat and maize during daily variation
ZHAO Fenghua, WANG Qiufeng, WANG Jianlin, et al (7526)
……………………………………………
……………………………………………………………………
Comparison of the methods using stable hydrogen and oxygen isotope to distinguish the water source of Nitraria Tangutorum
GONG Guoli,CHEN Hui,DUAN Deyu (7533)
…………
………………………………………………………………………………………
Effects of cold weather on seedlings of three mangrove species planted in the Min River estuary during the 2010 winter
YONG Shiquan, TONG Chuan, ZHUANG Chenhui, et al (7542)
……………
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Correlation between ecological factors and ginsenosides XIE Caixiang,SUO Fengmei,JIA Guanglin,et al (7551)……………………
Effects of pyrene on low molecule weight organic compounds in the root exudates of ryegrass (Lolium perenne L. )
XIE Xiaomei, LIAO Min, YANG Jing (7564)
……………………
………………………………………………………………………………………
Isolation of phosphate solubilizing fungus (Aspergillus niger) from Caragana rhizosphere and its potential for phosphate solubili鄄
zation ZHANG Lizhen, FAN Jingjing, NIU Wei, et al (7571)……………………………………………………………………
Effect of raindrop impact on nutrient losses under different near 鄄surface soil hydraulic conditions on black soil slope
AN Juan, ZHENG Fenli, LI Guifang,et al (7579)
………………
…………………………………………………………………………………
Emergy analysis of coal鄄fired power generation system and construction of new emergy indices
LOU Bo,XU Yi,LIN Zhenguan (7591)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
The impact of forest vegetation change on water yield in the subalpine region of southwestern China
ZHANG Yuandong, LIU Shirong, et al (7601)
…………………………………
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Reviews on spatial pattern and sand鄄binding effect of patch vegetation in arid desert area
HU Guanglu, ZHAO Wenzhi,WANG Gang (7609)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Sustainable management on pests by agro鄄biodiversity GAO Dong, HE Xiahong, ZHU Shusheng (7617)……………………………
Scientific Note
Characteristics of organic carbon and nutrient content in five soil types in Honghu wetland ecosystems
LIU Gang,SHEN Shouyun,YAN Wende,et al (7625)
………………………………
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Effects of cypermethrin and deltamethrin on reproduction of Brachionus calyciflorus
HUANG Lin, LIU Changli, WEI Chuanbao, et al (7632)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 24 期摇 (2011 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 24摇 2011
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