用于污水回收利用的人工濕地-水生生物-土壤滲濾組合工藝

一個有效的生活污水處理系統(tǒng)應(yīng)減少廢水的產(chǎn)生并將其再利用。其具體目標(biāo)包括：①評價階段進水，再循環(huán)，具體的有氧和無氧的區(qū)域，有氧和無氧環(huán)境的交替，沸石對氮的吸附；②評價磚屑片對磷吸收及固氮植物對磷的吸收和儲存；③分析使用的脫氮除磷廢水處理回用工藝的成本效率。

人們排入高品質(zhì)水中的廢物和進入地下及地表的污水，其總量是不可忍受的。這種水利用效率極低，并同時會產(chǎn)生不良的影響。無論是分散或集中式的水處理技術(shù)都使其附近受益于污水的處理和再利用。分散式廢水處理的設(shè)計已經(jīng)演變成一個復(fù)雜并有眾多優(yōu)點的水處理技術(shù)，但是它的不足之處在于地面上或者地表水的非點源污染治理，結(jié)果導(dǎo)致氮磷及致病菌的污染。集中式的污水處理工藝的困擾在于規(guī)模的不斷擴大、成本的升高以及資金籌集的不善、運行操作的失當(dāng)以及周期性的將部分污水排入地表水之中。

1 工藝方法

利用化糞池的組合，將2 個單元連接構(gòu)造濕地系列，加上抽水器，以及紫外線好加氯消毒，模塊化的土壤過濾盒，處理過的水的回用于沖洗廁所。

（1）人工濕地的介紹。人工濕地污水處理系統(tǒng)美觀，成本低，獲取養(yǎng)分維持系統(tǒng)。工程濕地被選為本系統(tǒng)設(shè)計的可調(diào)水分條件，他們的設(shè)計提供全方位的優(yōu)勢，因此為氮轉(zhuǎn)化提供最大程度的控制。在不斷的進水，低溶解氧，pH 呈酸性的條件下，人工濕地內(nèi)的氮將以銨氮的形式存儲。當(dāng)濕地植物處于生長季節(jié)時候，氮將以硝酸鹽氮和氨氮的混合物供給植被生長。冬季反硝化作用將被加強，通過增加浸潤時間，進入濕地的硝酸鹽氮通過分級進水和和再循環(huán)的形式流通。當(dāng)需要經(jīng)常澆水且的氮負(fù)荷有限時，這種運行方式也可能是有用的。

要加強系統(tǒng)內(nèi)的氮的脫除，串聯(lián)的2 個人工濕地單元的運行需要采取周期進水，再循環(huán)，好氧和缺氧的空間的分化，有氧和無氧環(huán)境的交替等方式。堆積土壤的過濾水平潛流濕地。

堆積土壤過濾水平潛流濕地的設(shè)計，采用的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合水力負(fù)荷和有機負(fù)荷率。使用的基材包括粉碎磚，粗砂和礫石。處理組件的組合堆疊在彼此的頂部，以節(jié)省空間，提高處理效果和創(chuàng)造的審美情趣。處理組件的設(shè)計除作為污水處理外，也是人們互動娛樂的空間。其中就包括濕地，高地和過渡物種的植物多樣性。

（2）以太陽能為動力閥，啟動和運行人工濕地。水流量的控制，是通過12V 太陽能供電的電動閥門，間歇性地控制水流的打開和關(guān)閉。通過調(diào)整閥門開啟時間，讓水從沙層流過。進水和排水增強了硝化反硝化作用和磷的吸附。太陽能電源的使用，將為該工藝在偏遠(yuǎn)地區(qū)的類似應(yīng)用提供重要借鑒。

（3）養(yǎng)分管理種植箱。這些組件的設(shè)計，以如土砂過濾器和土丘等模塊化的過濾器組件為代表。種植箱的設(shè)計除考慮廢水處理之用外，要能夠照顧到室內(nèi)外的擺放及美觀。廢水水力負(fù)荷率從40-120mL/d。磷的去除并不是經(jīng)常與水生環(huán)境相聯(lián)系。然而，磷將會被濕地單元下層含有鐵離子的磚粒所吸附，設(shè)計時會保持有氧磚基板。當(dāng)有必要限制磷在土地中的使用之后，磷將以不飽和的形式分布于濕地單元中。當(dāng)需要磷時，濕地將被淹沒，吸附在濕地中的磷的釋放用于園林植物或作物生長。6個盒子均為1.2m×6m，都充滿了不同過濾器的基板和部分經(jīng)過處理的廢水劑量的壓力層。每月從每個箱子底部的排水渠的水進行采樣。流量數(shù)據(jù)加上化學(xué)數(shù)據(jù)用來評估廢水成分的質(zhì)量平衡。

（4）水質(zhì)監(jiān)測。每月樣品（1000mL）取自系統(tǒng)內(nèi)進水口和出水口的位置。水質(zhì)監(jiān)測主要從總凱氏氮（TKN），硝酸鹽氮（NO3-N）的，氨氮（NH3-N），總磷（TP），磷酸鹽磷，糞大腸菌群，總懸浮固體（TSS）的水質(zhì)樣本進行評估，以及總?cè)芙夤腆w（TDS），化學(xué)需氧量（COD），生物需氧量（BOD），pH 值。濁度的連續(xù)測量，以滿足2 臺監(jiān)管要求。每天測量余氯，以確保在系統(tǒng)內(nèi)保持0.5mg/L。

（5）水平衡的測定。流入系統(tǒng)組分的總量按照監(jiān)測泵周期和反應(yīng)器容積計算。每個周期數(shù)量和總量是計算出來的。流經(jīng)反應(yīng)器的組分通過相應(yīng)的顯影槽及計算得出。每天記錄降雨和溫度。這些信息將有助于計算系統(tǒng)水平衡，從而得知有多少水被回收了，有多少水在處理過程中消耗了。估算潛在蒸散量要使用來自附近氣象站和其他研究項目信息。

（6）景觀組件的實驗設(shè)計。沒有存儲的水被回收回來，它的壓力被加到一個能自我調(diào)節(jié)沖洗發(fā)射器的淺水域的灌溉系統(tǒng)。灌溉園景區(qū)是由兩個區(qū)域，每個領(lǐng)域被是簡單的淺置于監(jiān)測井監(jiān)測。監(jiān)測井的安裝是成對的；一個安裝在A-B 土層界面，一個安裝在B- C 土層界面。

（7）浮萍處理效果實驗設(shè)計。針對植物基因型選擇，特別適用于該系統(tǒng)的能夠有效處理生活污水的植物之一是浮萍。世界范圍內(nèi)有4 屬32 種浮萍。此外，大多數(shù)物種有幾個確定地域分離。因此，它很可能在地域隔離種內(nèi)存在較大的變異株能夠有效增長，并進一步凈化已部分處理的生活污水。

在進一步凈化生活污水方面設(shè)計了一個實驗，采用11株快速增長的隔離浮萍株以確定他們是否有比較突出的能力。實驗是在體外進行，包括3 個液體介質(zhì)：指定SH 培養(yǎng)基，SH 加3％蔗糖，部分修復(fù)國內(nèi)污水標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)維持液。養(yǎng)殖環(huán)境是恒定23℃，16h 照射，照射光由廣譜管熒光燈管提供的一種光合作用光子流量40 umol/m2 的基礎(chǔ)上的。3 周后，培養(yǎng)基開始變化，通過將8 種植物體引入25mL 容器中，記錄活的和死的葉片數(shù)和鮮重。葉片在36℃中放置48h 后烘干稱重并記錄。3 個培養(yǎng)基代表每個隔離種。由于總干生物質(zhì)生產(chǎn)是至關(guān)重要參數(shù)，最關(guān)注的是，此參數(shù)的獲得。

2 結(jié)果和討論

（1）人工濕地和土壤過濾器。方法的建立是在1998 年2月完成。濕地單元種植的植物有黑竹，紫竹，甜標(biāo)志的品種，菖蒲屬；黃花菜，萱草屬，菖蒲，鳶尾，金櫻子和倉促，燈心草。水產(chǎn)品組件內(nèi)使用的浮萍株的初步化驗檢查已經(jīng)完成。

（2）浮萍系統(tǒng)。在每個范圍內(nèi)的3 個中型處理株中觀察到了大的差異（P <0.0001）。在最不發(fā)達(dá)和最有生產(chǎn)力的分離株之間看到了一個近5 倍的差異，通過觀察到的激增超過3 周的葉片由總干重的判斷其能否用于生活污水的凈化處理。值得注意的是類似的差異出現(xiàn)在了SH 培養(yǎng)基和SH3％處理中。當(dāng)在部分凈化的生活污水中生長時，與沒有蔗糖的人工培養(yǎng)基相比，11 株中的5 株產(chǎn)生了更大的生物量，而相反的是真正的浮萍gibba 株只有G3。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

正如預(yù)期的那樣，當(dāng)蔗糖添加到SH 介質(zhì)中時，所有的菌株在這種光線較暗的環(huán)境中生長的更好。隔離種在SH3％的中期表現(xiàn)是有趣的，因為它可能表明隔離潛在的條件是最優(yōu)的，例如充足的光線下。例如，紫萍隔離8240 間，部分凈化生活污水和SH 增長相對強勁的菌株，但在SH3％培養(yǎng)時它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了所有的菌株。

從這個實驗中得到的一個重要的事實是，即使在快速增長的預(yù)選的一組，分離株的浮萍，他們的增長能力方面，凈化的生活污水方面也大大不同。另一個原因是，大多數(shù)菌株，部分凈化的生活污水，和人工營養(yǎng)或比人工營養(yǎng)，在促進健康的浮萍增長中更好。2 者綜合起來，這些事實使我們相信，生活污水處理系統(tǒng)內(nèi)的基因型選擇將導(dǎo)致更有效的處理效果。

（3）復(fù)合垂直流-水平潛流人工濕地系統(tǒng)的評價。該系統(tǒng)有效地去除了78％的總氮（TN）和97％的銨態(tài)氮（NH4+N）。垂直流濕地單元提供了一個有氧環(huán)境，使得進水NH4-N 近乎完全被硝化。系統(tǒng)總磷（TP）的去除效率為44％。粉碎磚作為過濾器基板使用，實驗室評估表明其具有70％～80％除磷潛力。該系統(tǒng)有效地去除了總懸浮固體（TSS）（去除率57％）和生物需氧量（BOD）（去除率97％）。通過垂直流濕地單元，病原微生物水平降低了1～2logs，水平流濕地單元為2～3logs。橫向流動單元對菌體的影響不大。

3 結(jié)論

通過利用人工濕地-水生生物-土壤滲濾組合工藝來進行地下污水的回收利用，得到較好的出水水質(zhì)。垂直潛流和水平潛流人工濕地復(fù)合系統(tǒng)，為硝化-反硝化脫氮，去除有機物質(zhì)和吸附除磷提供了必要的環(huán)境。系統(tǒng)中的某些植物是有選擇性地或使用基因工程處理過，以最大限度地提高其污水回收的潛力。該系統(tǒng)有效地去除了78％的總氮（TN）和97％的銨態(tài)氮（NH4+N）；總磷（TP）的去除效率為44％；有效地去除了總懸浮固體（TSS）（去除率57％）和生物需氧量（BOD）（去除率97％）。（來源：能源與環(huán)境）