侯薇
济南凯达环保有限公司-济南-250000
摘要：采用三级串联人工湿地试验装置以及无芦苇的空白对照装置在户外自然条件下进行试验,分阶段考察该组合式人工湿地系统对实际城市污水的深度处理效果。第一阶段为装置初运行阶段,采用较长的停留时间,该阶段装置对COD、TN、NH3-N、NO2--N和TP的去除率分别为75%、75%、95%、75%和50%,芦苇的存在使以上各指标相对于空白对照分别提高了10%、40%、20%、20%和50%;第二阶段采用较短的停留时间,该阶段装置对COD、TN、NH3-N、NO2--N和TP的去除率分别为85%、75%、100%、70%和98%,芦苇的存在使以上各指标相对于空白对照分别提高了10%、20%、35%、25%和63%。试验结果表明,该试验装置对城市污水具有较好的深度处理效果,能够有效降低水中的N和P,对改善水质、恢复生态系统和控制水体富营养化问题具有重要意义。
关键词：人工湿地城市污水深度处理富营养化
Abstract:Inthispaper,bothathreegradesseriescon.structedwetlanddeviceandcontroldevicewereinvestigatedundernaturalconditions,andthedisposaleffectsofthesedeviceontheactualurbansewagetreatmenthadbeenstudiedinphases.Theretentiontimeofthefirstgradewithearlyoperatephase,wasverylong.TheCOD,TN,ammonia,subnitrogenandTPremovalabilitywere75%,75%,95%,75%and50%respectively,whichwere10%,40%,20%,20%and50%highercomparedwiththeblankcon.troldevice.Contrarytothefirststage,theresidencetimeofthesecon.dstagewereshort,andtheCOD,TN,ammon.ia,subnitrogenandTPremovedat85%,75%,100%,70%and98%respectively.Theexistenceoftheseplantsenhancedtheremovaleffectby10%,20%,35%,25%and63%respectively.Theresultsclaimedthatthetestdevicehadgoodeffectonurbansewageadvancedtreatment,especiallyinreducingN,Pcontent.Theexperimenthadgreatsignificantinimprovingwaterquality,restoringecosystemsandcontrolofwatereutrophicationproblem.
Keywords:ConstructedwetlandUrbansewageAdvancedtreatmentEutrophication
人工湿地作为一种低投资、低能耗、低处理成本和具有N、P去除功能的废水生态处理技术,已逐渐被世界各国所接受,目前已被广泛应用于处理生活污水、工业废水、矿山及石油开采废水、农业点源污染和面源污染以及水体富营养化等的治理。近年来,人工湿地技术在我国得到了应用与发展,为城市污水的处理和深度净化提供了新的思路与途径。本实验在传统人工湿地系统的基础上,通过组合的方法建立多级串联的人工湿地处理装置,以考察该组合工艺对北方城市污水的深度净化效果。
1实验内容与方法
1.1实验设计与流程
实验采用三级串联人工湿地系统在户外自然条件下进行小试,其中第一级采用上向流潜流形式,第二、三级采用下向流表面流形式。同时建立无芦苇的对照单元,其体积为一级单元的1/10,和一级单元进行对照,以考察芦苇对污水处理的影响。工艺流程见图1。
(1)各级湿地反应器均为长1.0m宽0.7m;池深度:第一级为1.5m,第二、三级均为1.2m;各级有效水深:第一级为1.3m,第二、三级均为1.0m。各级湿地的深度大于一般湿地,以便在湿地下部形成厌氧区域,该区域具有预处理功能(如沉淀、厌氧生物降解等),可以节省湿地系统的占地面积。
(2)填料采用轻质陶粒滤料,可以避免土壤系统表面短流现象,同时可以增加表面积以有利于微生物代谢活动。植物采用大连地区常见的芦苇。对传统人工湿地系统实验装置作了结构上的改进:在进水和出水端的高低不同位置设置了进水口和出水口(见图2),可以根据不同类型的水质通过改变进、出水的方式和水的流动方式来改变湿地的类型以达到较好的处理效果,可以有效节省投资。
1.2运行与管理
实验分两阶段运行:第一阶段从2015年5月中旬至7月下旬,为装置初运行阶段,由于该阶段温度较低,故采用较长的停留时间,设计流量260L/d,表面负荷372mm/d,停留时间每级各3d,总停留时间9d,对照单元设计流量26L/d,停留时间约3d;第二阶段从2015年7月下旬开始,此时气温较高且装置内部环境较稳定,故采用较短的停留时间,设计流量380L/d,表面负荷543mm/d,停留时间每级各2d,总停留时间6d,对照单元设计流量38L/d,停留时间约2d。
1.3实验用水
实验用水采用大连某污水处理厂的二级出水,COD为30～60mg/L,TN为20～60mg/L,NH3-N为10～30mg/L,NO2--N为0.5～5.0mg/L,TP为1.1～5mg/L。
1.4实验分析方法
在各阶段定期对三级串联人工湿地系统装置与
对照装置的进出水水质进行监测。
2实验结果与讨论
2.1第一阶段试验结果与分析
2.1.1COD的去除效果
第一阶段进水COD为27～51mg/L。由图3可以看出,开始时由于装置处于驯化阶段,因此对COD的去除并不稳定;装置运行40d左右的时候开
2.3各阶段试验结果比较分析
第一阶段和第二阶段试验结果的总体差异表现在:第二阶段系统的稳定时间要短于第一阶段,因为此时系统内部环境已较成熟,适应能力较强;第一阶段的去除效果较不稳定,且出水带有臭味,而第二阶段出水较稳定,且不带有明显的臭味。本试验也考察了芦苇的存在对各指标去除效果的影响。可见第一阶段试验中相对于无芦苇系统(对照单元),有芦苇系统的一级单元的COD、TN、NH3-N、NO2-N和TP的去除效果分别提高了10%、40%、20%、20%和50%左右。由图11以及图13可见,第二阶段试验中相对于无芦苇系统(对照单元),有芦苇系统的一级单元COD、TN、NH3-N、NO2-N和TP的去除效果分别提高10%、20%、35%、25%和63%左右。由此可得出,芦苇的存在增强了系统内部的净化能力,并能显著提高污染物的去除效果,因此芦苇是人工湿地系统中重要的组成部分。
3结论
(1)三级串联人工湿地系统对低浓度的污水有
着较好的净化效果,其出水可以达到中水回用的标
准。同时该装置具有较好的脱氮除磷效果,出水
TN、TP低,可有效防治“水体富营养化”。
(2)停留时间是人工湿地系统设计中的重要参数之一,选择适当的停留时间能提高污水的净化效果。
(3)TN的去除需要较长的停留时间,这是因为TN的去除以生物反应为主;TP的去除需要较
短的停留时间,因为TP以吸附去除为主,停留时间
长会造成解吸附现象,也会造成厌氧时间过长发生
聚磷菌的厌氧释磷现象。
(4)芦苇是人工湿地中重要的组成部分,其对
污水的净化效果有很大影响。适当地选择植物将直
接影响到出水的水质。
参考文献
[1]NERALLAS,WEAVERRW,ESIKARBJ,etal.Improvementofdomesticwastewaterqualitybysubsurfaceflowconstructedwetlands[J].BioresourceTechnology,2000,75(1):19225.2
[2]SCHOLZM,XUJ.Performancecomparisonofexperimentalconstructedwetlandswithdifferentfiltermediaandmacrophytestreatingindustrialwastewatercontaminatedwithleadandcopper[J].BioresourceTechnology,2002,83:7179
[3]KNIGHTRL,KADLECRH,OHLENDORFHM.Theuseoftreatmentwetlandsforpetroleumindustryeffluents[J].EnvironmentalScienceandTechnology,1999,33(7):973980.
[4]籍国东,孙铁珩,常士俊,等.人工潜流湿地处理稠油采出水的实验研究[J].环境科学学报,2001,21(5):6192621.
[5]何少林,周琪.人工湿地控制非点源污染的应用[J].四川环境,2004,23(6):71274.
[6]徐德福,徐建民,王华胜,等.湿地植物对富营养化水体中氮、磷吸收能力研究[J].植物营养与肥料学报,2005,11(5)
作者简介：
侯薇（1981-），女，2003年毕业于山东轻工业学院轻化与环境工程系，现为济南凯达环保有限公司设计部负责人。