礫石潛流-浮橋平流復(fù)合濕地系統(tǒng)凈化生活污水

　　人工濕地技術(shù)自20世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來至今已有近50年的歷史，因為其對污水中有機(jī)物、氮、磷等具有較好的去除效果，同時在構(gòu)建和運行成本方面較其他污水處理方式低，因此，目前在我國許多中小城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村等資金匱乏地區(qū)應(yīng)用較為普遍。

　　目的

　　研究礫石潛流-浮橋平流復(fù)合濕地系統(tǒng)對生活污水的凈化效果，旨在為更好地實現(xiàn)廉價、簡便、效果良好的生態(tài)污水處理技術(shù)提供理論依據(jù)。

　　方法

　　人工組建礫石潛流-浮橋平流復(fù)合濕地系統(tǒng)，引進(jìn)新的浮橋技術(shù)和采用新的組合方式，以生活污水為研究對象，考察該系統(tǒng)對污水中化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)的凈化效果。

　　試驗構(gòu)建3個處理單元，由塑料扣板(PVC)制成，尺寸為750mm×550mm×350mm，串聯(lián)組成一級礫石潛流濕地單元(HF1，礫石基質(zhì)填充，種植蕹菜)+二級浮橋平流濕地單元(HF2，泡沫隔板水下隔開，種植浮萍和金魚藻)+三級緩沖單元(HF3，底泥，種植荷花)的復(fù)合濕地系統(tǒng)(圖1)，系統(tǒng)各級濕地單元進(jìn)出水口高程差根據(jù)系統(tǒng)運行情況在(250±25)mm內(nèi)調(diào)節(jié)。

　　圖1 礫石潛流-浮橋平流復(fù)合濕地系統(tǒng)流程

　　結(jié)果

　　系統(tǒng)對COD的凈化效果

　　由圖2、3可知，系統(tǒng)COD進(jìn)水濃度在137.6～172.6mg/L，HF1出水濃度為53.3～93.3mg/L，COD去除率在38.8%～60.7%;HF2出水濃度為40.7～67.7mg/L，COD去除率在7.3%～20.3%;HF3最終出水濃度為31.3～51.7mg/L，COD去除率在6.5%～15.2%。由此可以看出，系統(tǒng)對COD的綜合去除率(TR)在65%~80%，整體出水水質(zhì)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

　　其中，HF1對COD的去除貢獻(xiàn)率最高，占主導(dǎo)作用，這可能是因為系統(tǒng)運行前期HF1主要依靠礫石基質(zhì)和植物根系的吸附、吸收作用，后期這種作用逐漸減弱，表現(xiàn)為COD去除率逐漸降低。HF2和HF3對COD的去除貢獻(xiàn)率較低，可能是因為這2級濕地單元無基質(zhì)填料，對COD的吸附和降解效果較差，使得去除貢獻(xiàn)率較低。

　　圖2 系統(tǒng)進(jìn)水和各級出水COD濃度變化

　　圖3 系統(tǒng)整體和各級COD去除率變化

　　系統(tǒng)對NH3-N的凈化效果

　　由圖4、5可知，系統(tǒng)NH3-N進(jìn)水濃度在21.2～25.9mg/L，HF1出水濃度為16.3~21.6mg/L，NH3-N去除率在13.2%～25.7%;HF2出水濃度為10.8～15.5mg/L，NH3-N去除率在18.9%～32.5%;HF3最終出水濃度為8.1～13.1mg/L，NH3-N去除率在7.2%～17.1%。由此可以看出，系統(tǒng)對NH3-N的綜合去除率在48%~62%，整體出水水質(zhì)可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級B標(biāo)準(zhǔn)。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　其中，HF2對NH3-N的去除貢獻(xiàn)率最高，占主導(dǎo)作用，這可能是因為系統(tǒng)調(diào)試運行穩(wěn)定后，浮萍和金魚藻進(jìn)入生長期，進(jìn)行快速的自我繁殖，使得HF2水體pH上升，加快了水中NH4+向NH3之間的轉(zhuǎn)化速率，起到去除NH3-N的作用;其次，藻類繁殖過程中部分腐敗的殘體可以被微生物作為碳源利用，促進(jìn)其反硝化作用從而去除水體中的NH3-N。另外，HF1和HF3對NH3-N也有較好的去除作用，但與HF2相比較低，可能是因為基質(zhì)的吸附作用和植物根系對轉(zhuǎn)化后的無機(jī)氮的吸收作用相對較弱。

　　圖4 系統(tǒng)進(jìn)水和各級出水NH3-N濃度變化

　　圖5 系統(tǒng)整體和各級NH3-N去除率變化

　　系統(tǒng)對TN的凈化效果

　　由圖6、7可知，系統(tǒng)TN進(jìn)水濃度在26.4～31.6mg/L，HF1出水濃度為19.5～25.2mg/L，TN去除率在10.0%～26.7%;HF2出水濃度為13.9～19.1mg/L，TN去除率在13.4%～30.4%;HF3最終出水濃度為11.9～16.5mg/L，TN去除率在4.1%～9.3%。由此可以看出，系統(tǒng)對TN的綜合去除率可以達(dá)到41.0%~56.0%，整體出水水質(zhì)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

　　污水中TN主要通過NH3的揮發(fā)、植物吸收、基質(zhì)吸附和離子交換等作用去除，系統(tǒng)中HF1和HF2對TN的去除效果較好，占主導(dǎo)作用，這可能是因為礫石基質(zhì)的吸附作用與藻類快速生長對氮的吸收作用，使得氮元素在較短時間內(nèi)被快速去除，而HF3受進(jìn)水TN濃度較低的影響對TN的去除效果始終較差。

　　圖6 系統(tǒng)進(jìn)水和各級出水TN濃度變化

　　圖7 系統(tǒng)整體和各級TN去除率變化

　　◆系統(tǒng)對TP的凈化效果

　　由圖8、9可知，系統(tǒng)TP進(jìn)水濃度在1.6～2.7mg/L，HF1出水濃度為1.2～2.1mg/L，TP去除率在19.4%～33.0%;HF2出水濃度為0.7～1.3mg/L，TP去除率在18.3%～38.1%;HF3最終出水濃度為0.5～1.1mg/L，TP去除率在7.2%～13.9%。由此可以看出，系統(tǒng)對TN的綜合去除率可以達(dá)到58.8%~73.2%，整體出水水質(zhì)可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級B標(biāo)準(zhǔn)。

　　系統(tǒng)運行前期HF1和HF2對TP的去除效果較好，且隨著時間的增加去除率不斷增加，但到系統(tǒng)運行中后期，這種趨勢逐漸減緩甚至下降，可能是因為基質(zhì)逐漸吸附飽和和藻類腐敗的影響，這也在一定程度上限制了傳統(tǒng)人工濕地對磷的進(jìn)一步去除。HF3對TP的去除效果始終較差，在整個濕地系統(tǒng)中主要起到緩沖作用。

　　圖8 系統(tǒng)進(jìn)水和各級出水TP濃度變化

　　圖9 系統(tǒng)整體和各級TP去除率變化

　　結(jié)論

　　系統(tǒng)對生活污水中COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分別為73.3%、56.1%、47.1%、65.7%;一級濕地單元對COD的去除效果較好，二級濕地單元對NH3-N、TN和TP的去除效果較好，三級濕地單元對各項污染指標(biāo)的去除率均較差。

　　礫石潛流—浮橋平流復(fù)合濕地系統(tǒng)對生活污水整體凈化效果良好，出水水質(zhì)各項指標(biāo)均可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級B標(biāo)準(zhǔn)，可拓展研發(fā)新型生態(tài)污水處理技術(shù)。(來源：安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 作者:譚洪濤 李嘉 薛祝緣 韓媚玲 陳信波)