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生物塘碎石床濕地系統(tǒng)處理污水廠尾水

  人工濕地污水處理技術(shù)作為一種生態(tài)治污工藝,具有污染物處理效率高、工程建設(shè)投資低、運(yùn)行成本低、景觀效果好、管理維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過多年的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,但作為城市污水處理廠尾水的深度處理運(yùn)用的案例還較少?;谥袊擎?zhèn)化進(jìn)程不斷加快,水資源供需矛盾的不斷突出,污水處理廠建設(shè)總規(guī)模日益擴(kuò)大,其出水水質(zhì)仍屬于劣Ⅴ類,進(jìn)行污水處理廠尾水的深度處理十分迫切。

  針對(duì)上述問題,試驗(yàn)針對(duì)新開發(fā)的二級(jí)潛流人工濕地工藝,建立了小試模型,并就該工藝系統(tǒng)在特定水力負(fù)荷條件下對(duì)污水處理廠尾水中各類污染物質(zhì)的去除效率及其影響因素進(jìn)行了研究,為人工濕地在污水處理廠尾水深度處理中的廣泛應(yīng)用提供技術(shù)支持和借鑒。

  1、試驗(yàn)裝置及方法

  1.1 試驗(yàn)裝置

  試驗(yàn)裝置如圖1所示。

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  該試驗(yàn)系統(tǒng)建于鄭州市王新莊污水處理廠內(nèi),處理規(guī)模為2.00m3/d,設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為0.50m3/cm2·d,采用生物塘/碎石床人工濕地工藝。在一級(jí)和二級(jí)生物床內(nèi),均設(shè)置了多級(jí)豎向折板導(dǎo)流系統(tǒng),以天然礫石為基質(zhì)。生物床上種植有美人蕉、蘆葦、香蒲和蘆竹等。一級(jí)、二級(jí)生物塘裝置尺寸均為1m×1m×1m;一級(jí)二級(jí)生物床的尺寸為2m×1m×1m,其中填料裝填高度為0.80m。

  1.2 進(jìn)水水質(zhì)

  試驗(yàn)進(jìn)水采用鄭州市王新莊污水處理廠二沉池出水,系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)見表1。

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  1.3 試驗(yàn)方法

  試驗(yàn)裝置調(diào)試成功后,保持試驗(yàn)系統(tǒng)每天24h不間斷進(jìn)水,每隔一定周期分別對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各級(jí)單元進(jìn)行取樣化驗(yàn),觀察污染物的沿程降解規(guī)律以及模型系統(tǒng)整體對(duì)污染物質(zhì)的去除效率。主要測(cè)定指標(biāo)包括:TN、TP、和NH3-N。實(shí)驗(yàn)周期為2017年5月至2017年12月,并在2017年9月15日,投加了2L污水處理廠的回流污泥。

  2、結(jié)果與討論

  2.1 污染物在系統(tǒng)內(nèi)沿程降解規(guī)律

  選取2017年9月氣溫降低之前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)TN、TP和NH3-N等污染物在系統(tǒng)內(nèi)沿程降解規(guī)律進(jìn)行分析。在整個(gè)系統(tǒng)流程上,按進(jìn)水至出水共設(shè)置6個(gè)采樣點(diǎn),一級(jí)、二級(jí)生物床上分別在進(jìn)水口、床體中部、出水口設(shè)有三個(gè)采樣點(diǎn)。經(jīng)分析,各類污染物質(zhì)的濃度均隨著流程的增加而逐漸降低,第一級(jí)生物床與第二級(jí)生物床是各類污染物質(zhì)去除的主要承擔(dān)者,第二級(jí)生物床出水各類監(jiān)測(cè)指標(biāo)均達(dá)到了《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn),TN、TP和NH3-N出水濃度分別為6.30、0.70、0.24mg/L,相應(yīng)去除率分別為61.60%、79.50%和46.70%。

  沿程的NH3-N和TN濃度均逐漸降低,表明在兩級(jí)人工濕地生物床中發(fā)生了顯著同步硝化反硝化現(xiàn)象,脫氮效果良好。分析認(rèn)為,在系統(tǒng)生物床植物根系周圍的表層區(qū)域可以得到充分復(fù)氧,在生物膜的表層形成了好氧區(qū)域,而在生物膜的內(nèi)部形成了缺氧微環(huán)境,有利于進(jìn)行同步硝化與反硝化,磷的去除主要是生物床內(nèi)植物吸收和基質(zhì)的吸附作用。

  2.2 系統(tǒng)對(duì)TN的去除效果

  系統(tǒng)對(duì)TN的去除效果見圖2。

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  由圖2可知,隨著氣溫的升高,模型系統(tǒng)生物床內(nèi)水生植物的生長,由于系統(tǒng)內(nèi)基質(zhì)、微生物和濕地植物的共同作用,系統(tǒng)對(duì)TN的去除率逐漸增強(qiáng),最高時(shí)可達(dá)90%。但從9月下旬開始,隨著氣溫的降低,濕地植物的衰亡,系統(tǒng)對(duì)TN的去除率也不斷降低,系統(tǒng)內(nèi)兩級(jí)生物床的去除規(guī)律相一致。

  2.3 系統(tǒng)對(duì)TP的去除效果

  系統(tǒng)對(duì)TP的去除效果見圖3。

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  由圖3可知,隨著氣溫的升高,模型系統(tǒng)生物床內(nèi)水生植物的生長,模型系統(tǒng)對(duì)TP的去除率并未呈現(xiàn)出明顯的增大趨勢(shì);自9月下旬開始,隨著氣溫的降低,模型系統(tǒng)對(duì)TP的去除率并未呈現(xiàn)出明顯的減弱趨勢(shì)。分析認(rèn)為,這主要是由于污水處理廠尾水中磷的去除主要是以濕地基質(zhì)的吸附為主要作用。污水流經(jīng)的生物床級(jí)數(shù)越多,濕地基質(zhì)對(duì)污水中磷的吸附量越大,去除率也就越高,與氣候、濕地植物和微生物無明顯相關(guān)關(guān)系。

  2.4 系統(tǒng)對(duì)NH3-N的去除效果

  系統(tǒng)對(duì)NH3-N的去除效果見圖4。

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  由圖4可知,模型投入運(yùn)行初期,系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除率比較平穩(wěn),無明顯變化。分析認(rèn)為:模型運(yùn)行一段時(shí)間后,隨著濕地植物的生長進(jìn)入旺盛期、微生物群落的成熟,系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除率效果明顯提高。隨著氣溫的降低和植物的衰亡,系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除率也逐漸下降。這表明,濕地系統(tǒng)內(nèi)植物的生長狀況,將會(huì)直接影響到其對(duì)氨氮的去除效果。

  3、結(jié)論

 ?、僭卩嵵莸貐^(qū),氣溫較高時(shí),二級(jí)潛流人工濕地系統(tǒng)在0.50m3(/m2?d)的水力負(fù)荷下,對(duì)污水處理廠尾水中TN、TP和氨氮等污染物質(zhì)均具有良好的去除效果,出水水質(zhì)達(dá)到了《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》用水水質(zhì)要求。但在氣溫較低時(shí),其對(duì)TN和氨氮的去除效率下降明顯。

 ?、跐竦刂参锏纳L狀況與污水處理廠尾水中TN、氨氮的去除有直接關(guān)系,去除的主要途徑為硝化和反硝化作用,植物的吸收作用較為顯著;而污水中TP的去除與濕地植物無明顯相關(guān)關(guān)系,TP的去除主要是濕地基質(zhì)的吸附作用。(這個(gè)結(jié)論主是根據(jù)植物生長期與植物衰亡期對(duì)比得出)。

 ?、墼跐竦貎?nèi)投加污水處理廠回流污泥,對(duì)尾水中TN和TP的去除效率幾無影響,對(duì)氨氮的去除有一定促進(jìn)作用,但隨著氣溫的回落,其對(duì)氨氮的去除作用也迅速降低。( >

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