陳　旸　孫可迪　王少波

(1.上海環(huán)保工程成套有限公司，上海　200070；2.上海和清環(huán)境科技有限公司，上海　200070)

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一種改進(jìn)型潛流濕地處理城市污水試驗(yàn)研究

陳旸1孫可迪2王少波1

(1.上海環(huán)保工程成套有限公司，上海200070；2.上海和清環(huán)境科技有限公司，上海200070)

【摘要】人工濕地(CW)是一種綠色生態(tài)型污水處理技術(shù)。它的處理工藝簡(jiǎn)單，處理效果好。本文介紹了利用潛流濕地(SSFW)處理城市生活污水試驗(yàn)的結(jié)果，以及與改造后濕地處理效果的對(duì)比；試驗(yàn)采用竹子、夾竹桃和燈芯草作為濕地的凈化植物，采用焦?fàn)t爐渣作為濕地的填料。當(dāng)水力停留時(shí)間為6h時(shí)，原濕地COD(cr)去除率為37.2%；BOD5去除率為64.5%；SS去除率為69.3%。當(dāng)水力停留時(shí)間為6h時(shí)，改進(jìn)型濕地COD(cr)去除率為50.4%；BOD5去除率為73.4%；SS去除率為80%；氨氮去除率為26.7%；總磷去除率為37.7%。

【關(guān)鍵詞】人工濕地(CW)；潛流濕地(SSFW)；凈化植物；填料；城市污水；污水處理

目前世界上推崇的污水生態(tài)處理系統(tǒng)中，人工濕地處理系統(tǒng)就是其中的一種。人工濕地污水處理技術(shù)是70年代發(fā)展起來(lái)的，后在歐美許多國(guó)家迅速得到推廣應(yīng)用。人工濕地是根據(jù)天然濕地凈化原理發(fā)展而來(lái)的。它分三種類型，分別為地表流濕地、潛流濕地和垂直流濕地[1]。它是一種低成本、低能耗的綠色生態(tài)處理系統(tǒng)[3]。

本試驗(yàn)中的原濕地和改進(jìn)型濕地均采用潛流濕地，主要是由于潛流濕地受氣候影響小、衛(wèi)生條件好[3]，而且可以利用填料表面生長(zhǎng)的生物膜和植物的根系進(jìn)一步提高處理效果[4]。本試驗(yàn)旨在考察用竹子、夾竹桃和燈芯草作濕地凈化植物、用爐渣作濕地填料對(duì)污水的凈化效果。

1試驗(yàn)裝置、材料與方法

1.1試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)原濕地(圖1)和改進(jìn)型濕地(圖2)寬度為57m，污水進(jìn)濕地前設(shè)預(yù)處理沉淀區(qū)原濕地為10m、改進(jìn)型濕地為7m，污水在原濕地中流過(guò)長(zhǎng)度為18m、在改進(jìn)型濕地中流過(guò)長(zhǎng)度為21m，濕地深0.6m。

圖1　原濕地流程

圖2　改進(jìn)型濕地流程

1.2試驗(yàn)材料

1.2.1填料

本試驗(yàn)采用焦?fàn)t爐渣作為濕地的填料，這樣不但增大了吸附面積，而且提高了抗堵塞能力。試驗(yàn)中所用爐渣直徑為2～7cm。

1.2.2凈化植物

本試驗(yàn)采用竹子、夾竹桃和燈芯草作為濕地的凈化植物。竹子是當(dāng)年新長(zhǎng)出的幼竹。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)流程

進(jìn)水→預(yù)沉淀→潛流濕地→出水。

進(jìn)水為高負(fù)荷濾池的出水，出水排入人工渠。

1.3.2配水方式

配水方式為連續(xù)配水，水力停留時(shí)間為6h。為防止進(jìn)水口堵塞，進(jìn)水前設(shè)置預(yù)處理沉淀池[5]。試驗(yàn)所用污水取自上海奉賢生活污水經(jīng)高負(fù)荷生物濾池預(yù)處理后的出水。

1.3.3各檢測(cè)項(xiàng)目的測(cè)定

檢測(cè)項(xiàng)目包括進(jìn)、出水的CODcr，BOD5，SS，NH3-N，TP和Do。

CODcr采用重鉻酸鉀氧化—還原滴定法及美國(guó)Merck分光光度儀；BOD5采用德國(guó)OxiTop壓力式BOD測(cè)量裝置；SS采用重量法；NH3-N采用蒸餾和滴定法；TP采用鉬銻抗光度法；Do采用美國(guó)Fisher Scientific便攜式溶解氧測(cè)量表。

2試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)過(guò)程中定期從取樣渠中取水樣進(jìn)行分析，測(cè)量所得進(jìn)、出水各指標(biāo)數(shù)據(jù)如表1和表2。

表1　原濕地進(jìn)水和出水各指標(biāo)數(shù)據(jù)　mg/L

表2　改進(jìn)型濕地進(jìn)水和出水各指標(biāo)數(shù)據(jù)　mg/L

各指標(biāo)的去除情況如表3。

由表3可知，原濕地出水的CODcr值較穩(wěn)定，且都低于100mg/L。CODcr平均去除率為37.2%。出水的BOD5值也較穩(wěn)定，且都低于40mg/L。BOD5平均去除率為64.5%。濕地對(duì)固體懸浮物(SS)的去除效果很好，出水的SS值非常穩(wěn)定，且都低于20mg/L。SS平均去除率為69.3%。由上表可以看出，本試驗(yàn)原濕地對(duì)氨氮和總磷幾乎沒(méi)有去除效果。這主要是因?yàn)楸緷竦鼗旧咸幱趨捬趸蚣嫘誀顟B(tài)，氨化菌仍在將污水中剩余的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，聚磷菌也處于釋磷狀態(tài)[6-7]。另由DO數(shù)據(jù)也可以看出，本試驗(yàn)原濕地處于厭氧或兼性狀態(tài)。

表3　兩種濕地各指標(biāo)平均去除率(%)

而改進(jìn)型濕地的處理效果明顯優(yōu)于原有濕地，CODcr平均去除率為50.4%，BOD5平均去除率為73.4%，SS平均去除率為80%，氨氮平均去除率為26.7%，總磷平均去除率為37.7%。

由此可見(jiàn)，改進(jìn)型潛流人工濕地增強(qiáng)了濕地中的氨化作用和硝化反硝化作用，明顯增強(qiáng)了濕地對(duì)氨氮和總磷的去除效果。

圖3是兩種濕地平均去除率對(duì)照?qǐng)D。分別將原濕地和改進(jìn)型濕地的化學(xué)需氧量(CODcr)、五日生化需氧量(BOD5)、固體懸浮物(SS)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)和溶解氧(DO)的去除效果進(jìn)行對(duì)照。

圖3　兩種濕地各指標(biāo)平均去除率對(duì)照?qǐng)D

3分析與討論

根據(jù)試驗(yàn)可知，原試驗(yàn)濕地處理生活污水，有較強(qiáng)的去除污水中CODcr、BOD5和SS的能力。水力停留時(shí)間為6h時(shí)，CODcr平均去除率為37.2%；BOD5平均去除率為64.5%；SS平均去除率為69.3%?？梢钥闯?，去除率并不高，這主要是因?yàn)椋旱谝?，不排除水力停留時(shí)間短的原因；第二，高負(fù)荷生物濾池的出水中，這三項(xiàng)污染指標(biāo)已經(jīng)很小。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，原試驗(yàn)潛流濕地對(duì)氨氮和總磷幾乎沒(méi)有去除效果。這主要是因?yàn)樵瓭竦鼗旧咸幱趨捬趸蚣嫘誀顟B(tài)，氨化菌仍在將污水中剩余的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，而硝化反應(yīng)要在好氧條件下才能發(fā)生，因此，氨氮無(wú)法轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，致使出水中含有大量的氨氮；此外，聚磷菌要在好氧條件下才能進(jìn)行有氧呼吸，從外部攝取磷，在厭氧條件下，聚磷菌處于釋磷狀態(tài)。

而改進(jìn)型濕地由于設(shè)計(jì)為好氧—厭氧—好氧交替進(jìn)行的新的處理流程，好氧段濕地深0.3m，厭氧段濕地深0.8m，處理效果明顯好于原濕地。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，改進(jìn)型濕地明顯地增強(qiáng)了濕地中的氨化作用和硝化反硝化作用。改進(jìn)型濕地可使已經(jīng)過(guò)氨化作用的污水在第一好氧段進(jìn)行硝化反應(yīng)，在厭氧段進(jìn)行反硝化反應(yīng)，達(dá)到脫氮目的。聚磷菌在第一好氧段進(jìn)行有氧呼吸，從水中攝取磷；在厭氧段將體內(nèi)ATP水解，放出磷；在第二好氧段又進(jìn)行有氧呼吸，更加大量地從水中攝取磷，達(dá)到除磷目的[8-9]。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Jan Vymazal.The use of sub-surface constructed wetlands for wastewater treatment in the Czech Republic：10 years experience[J].Ecological Engineering.2002，(18)：633-646.

[3]沈耀良等.廢水生物處理新技術(shù)—理論與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1999.

[4]吳振斌等.垂直流人工濕地的設(shè)計(jì)及凈化功能初探[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13(6)：715-718.

[5]Rosario Pastor.Design optimisation of constructed wetlands for wastewater treatment[J].Resources，Conservation and Recycling，2003，(37)：193-204.

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《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展》已成為對(duì)外宣傳

我國(guó)環(huán)境保護(hù)成就和研究成果的重要窗口

根據(jù)知網(wǎng)《2015年發(fā)行與傳播統(tǒng)計(jì)報(bào)告》：我刊機(jī)構(gòu)用戶總計(jì)近5000個(gè)，分布于11個(gè)國(guó)家和地區(qū)，如美國(guó)國(guó)會(huì)圖書(shū)館、代頓ITS公司、美國(guó)海軍軍事學(xué)院、法國(guó)國(guó)防部、牛津大學(xué)、韓國(guó)最高法院、韓國(guó)最高檢察院、日本國(guó)會(huì)圖書(shū)館、新加坡國(guó)家圖書(shū)館、伊士曼化學(xué)公司、陶氏化學(xué)、NSD生物技術(shù)咨詢、南澳大利亞大學(xué)等國(guó)外機(jī)構(gòu)，我刊業(yè)已成為對(duì)外宣傳我國(guó)環(huán)境保護(hù)成就和研究成果的重要窗口。

A Pilot Study of An Improved Subsurface Flow Wetland in City Sewage Treatment

CHEN Yang1SUN Kedi2WANG Shaobo1

(1.Shanghai Environment Protection Complete Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200070；2.Shanghai Heqing Environment Technology Company，Shanghai 200070)

Abstract：Constructed Wetland(CW) is a natural ecotypic sewage treatment technology. Its technics is simple and it has a good effect of treatment. The result of study that Subsurface Flow Wetland(SSFW) used in Shanghai sewage treatment is introduced here，and the contrastive analysis with the improved wetland. The decontaminating plants are bamboo，oleander and rush，and the filter media used is slag. As hydraulic retention time of SSFW is 6h，the removal efficiency of the process observed in this study is 37.2% for the chemical oxygen demand(COD(cr))，64.5% for the biological oxygen demand(BOD5)，and 69.3% for the suspended solids(SS).An improved scheme is proposed at the last part. As hydraulic retention time of SSFW is 6h，the removal efficiency of the process observed in the improved wetland is 50.4% for the chemical oxygen demand(COD(cr))，73.4% for the biological oxygen demand(BOD5)，80% for the suspended solids(SS)，26.7% for the ammonia nitrogen(NH3-N)，37.7% for the total phosphorus(TP).

Keywords：constructed wetland(CW)；subsurface flow wetland(SSFW)；decontaminating plant；filter media；city sewage；sewage treatment

中圖分類號(hào)：X703.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2016)02-0055-03

作者簡(jiǎn)介：陳旸，工程碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槲鬯锾幚?/p>

引用文獻(xiàn)格式：陳旸等.一種改進(jìn)型潛流濕地處理城市污水試驗(yàn)研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(2)：55-57.