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、工程建設投資低、運行成本低、景觀效果好、管理維護方便等優(yōu)點。經(jīng)過多年的發(fā)展，其應用領域不斷拓寬，但作為城市污水處理廠尾水的深度處理運用的案例還較少?；谥袊擎?zhèn)化進程不斷加快，水資源供需矛盾的不斷突出，污水處理廠建設總規(guī)模日益擴大，其出水水質仍屬于劣Ⅴ類，進行污水處理廠尾水的深度處理十分迫切。

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

　　1、試驗裝置及方法

　　1.1 試驗裝置

　　試驗裝置如圖1所示。

　　該試驗系統(tǒng)建于鄭州市王新莊污水處理廠內，處理規(guī)模為2.00m3/d，設計水力負荷為0.50m3/cm2?d，采用生物塘/碎石床人工濕地工藝。在一級和二級生物床內，均設置了多級豎向折板導流系統(tǒng)，以天然礫石為基質。生物床上種植有美人蕉、蘆葦、香蒲和蘆竹等。一級、二級生物塘裝置尺寸均為1m×1m×1m;一級二級生物床的尺寸為2m×1m×1m，其中填料裝填高度為0.80m。

　　1.2 進水水質

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

　　1.3 試驗方法

　　試驗裝置調試成功后，保持試驗系統(tǒng)每天24h不間斷進水，每隔一定周期分別對系統(tǒng)內各級單元進行取樣化驗，觀察污染物的沿程降解規(guī)律以及模型系統(tǒng)整體對污染物質的去除效率。主要測定指標包括：TN、TP、和NH3-N。實驗周期為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、結果與討論

　　2.1 污染物在系統(tǒng)內沿程降解規(guī)律

　　選取2017年9月氣溫降低之前監(jiān)測數(shù)據(jù)，對TN、TP和NH3-N等污染物在系統(tǒng)內沿程降解規(guī)律進行分析。在整個系統(tǒng)流程上，按進水至出水共設置6個采樣點，一級、二級生物床上分別在進水口、床體中部、出水口設有三個采樣點。經(jīng)分析，各類污染物質的濃度均隨著流程的增加而逐漸降低，第一級生物床與第二級生物床是各類污染物質去除的主要承擔者，第二級生物床出水各類監(jiān)測指標均達到了《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質》標準，TN、TP和NH3-N出水濃度分別為6.30、0.70、0.24mg/L，相應去除率分別為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)域可以得到充分復氧，在生物膜的表層形成了好氧區(qū)域，而在生物膜的內部形成了缺氧微環(huán)境，有利于進行同步硝化與反硝化，磷的去除主要是生物床內植物吸收和基質的吸附作用。

　　2.2 系統(tǒng)對TN的去除效果

　　系統(tǒng)對TN的去除效果見圖2。

　　由圖2可知，隨著氣溫的升高，模型系統(tǒng)生物床內水生植物的生長，由于系統(tǒng)內基質、微生物和濕地植物的共同作用，系統(tǒng)對TN的去除率逐漸增強，最高時可達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TN的去除率也不斷降低，系統(tǒng)內兩級生物床的去除規(guī)律相一致。

　　2.3 系統(tǒng)對TP的去除效果

　　系統(tǒng)對TP的去除效果見圖3。

　　由圖3可知，隨著氣溫的升高，模型系統(tǒng)生物床內水生植物的生長，模型系統(tǒng)對TP的去除率并未呈現(xiàn)出明顯的增大趨勢;自9月下旬開始，隨著氣溫的降低，模型系統(tǒng)對TP的去除率并未呈現(xiàn)出明顯的減弱趨勢。分析認為，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的吸附為主要作用。污水流經(jīng)的生物床級數(shù)越多，濕地基質對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關系。

　　2.4 系統(tǒng)對NH3-N的去除效果

　　系統(tǒng)對NH3-N的去除效果見圖4。

　　由圖4可知，模型投入運行初期，系統(tǒng)對氨氮的去除率比較平穩(wěn)，無明顯變化。分析認為：模型運行一段時間后，隨著濕地植物的生長進入旺盛期、微生物群落的成熟，系統(tǒng)對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)對氨氮的去除率也逐漸下降。這表明，濕地系統(tǒng)內植物的生長狀況，將會直接影響到其對氨氮的去除效果。

　　3、結論

　?、僭卩嵵莸貐^(qū)，氣溫較高時，二級潛流人工濕地系統(tǒng)在0.50m3(/m2?d)的水力負荷下，對污水處理廠尾水中TN、TP和氨氮等污染物質均具有良好的去除效果，出水水質達到了《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質》用水水質要求。但在氣溫較低時，其對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關系，TP的去除主要是濕地基質的吸附作用。(這個結論主是根據(jù)植物生長期與植物衰亡期對比得出)。

　?、墼跐竦貎韧都游鬯幚韽S回流污泥，對尾水中TN和TP的去除效率幾無影響，對氨氮的去除有一定促進作用，但隨著氣溫的回落，其對氨氮的去除作用也迅速降低。(來源：黃河勘測規(guī)劃設計研究院有限公司，河南省城市水資源環(huán)境工程技術研究中心)