楊丹

摘? 要：文章介紹了生態(tài)芯濕地的工藝原理及在污水廠深度處理尾水工程中的應(yīng)用。本工程運(yùn)行結(jié)果表明：生態(tài)芯濕地對(duì)城市污水廠尾水具有較好的凈化效果，經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，其出水的COD、NH3-N和TP指標(biāo)均優(yōu)于地表準(zhǔn)Ⅳ類并達(dá)到III類水排放標(biāo)準(zhǔn)，總氮出水濃度穩(wěn)定小于6mg/L。

關(guān)鍵詞：生態(tài)芯濕地;污水尾水;深度處理

中圖分類號(hào)：X703.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）33-0178-03

Abstract： The process principle of ecological core wetland and its application in advanced treatment of wastewater from wastewater treatment plant are introduced. The operation results of the project show that the ecological core wetland has a good purification effect on the tail water of the municipal wastewater treatment plant， the COD， NH3-N and TP of the effluent are better than that of the surface grade IV and meet the Grade III discharge standard. The concentration of total nitrogen in the effluent is less than 6mg/L.

Keywords： ecological core wetland; sewage tail water; advanced treatment

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城市化進(jìn)程，水資源短缺及水環(huán)境污染問題的加劇，城市污水處理廠的治理與運(yùn)行越來(lái)越受到關(guān)注，污染處理廠雖然削減了一部分污染物，但其排放水仍含較多的污染物質(zhì)，集中排入水體容易引發(fā)河道污染問題[1]。

為保障長(zhǎng)江一級(jí)支流秦淮河國(guó)考和省考斷面的水質(zhì)達(dá)標(biāo)，響應(yīng)長(zhǎng)江生態(tài)大保護(hù)政策和提升方山片區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量，在水利部和江蘇省水利廳的關(guān)心支持下，江寧科學(xué)園污水廠嘗試和推廣提標(biāo)創(chuàng)新技術(shù)，于2019年3月開始實(shí)施“生態(tài)芯”濕地工程并于同年完工。

1 工程概況

本工程位于南京市江寧區(qū)科學(xué)園污水廠三、四期廠區(qū)內(nèi)（秦淮河?xùn)|側(cè)，繞越高速東南，竹山路西側(cè)）。尾水深度處理工藝采用生態(tài)芯濕地和表面流濕地相結(jié)合的工藝，其處理規(guī)模為1萬(wàn)m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)為地表準(zhǔn)IV類，工程總占地約59畝（約39333平方米，其中生態(tài)芯濕地占地不足4畝，約4000平方米，表面流濕地水域面積10000平方米）。

2 處理工藝

科學(xué)園污水廠尾水提標(biāo)采用生態(tài)芯濕地和表面流濕地結(jié)合的工藝進(jìn)行。生態(tài)芯濕地有機(jī)結(jié)合了先進(jìn)的人工潛流濕地的環(huán)境優(yōu)勢(shì)和微生物濾池的工藝優(yōu)勢(shì)，采用同步硝化反硝化、有機(jī)碳源脫氮和改性生物質(zhì)炭除磷三大核心技術(shù)，既克服了人工濕地常見的出水不穩(wěn)定、易堵塞和占地面積大的難題;又克服了污水廠能耗高、碳源消耗大、污泥處置成本高的不足，在出水達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定的前提下，實(shí)現(xiàn)了性價(jià)比高、低價(jià)運(yùn)維、綠色生態(tài)、資源循環(huán)的水廠提標(biāo)改造目標(biāo)。

2.1 工藝流程

生態(tài)芯濕地是一種新型生物-生態(tài)濕地處理技術(shù)，一二期污水廠二沉池尾水經(jīng)提升泵站輸送至“生態(tài)芯”濕地，其中部分尾水通過生態(tài)芯濕地上層潛流濕地模塊處理后回流至下層微生物濾池進(jìn)行深度處理，經(jīng)處理后的出水通過自流進(jìn)入表面流濕地進(jìn)一步處理，其出水經(jīng)提升泵站輸送至三四期中水泵房，最終排入方山溝。工藝流程圖如圖1所示。

污水廠尾水可分別從上層潛流濕地和下層微生物濾池進(jìn)水。本項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)進(jìn)水比例一般設(shè)置為上層直接進(jìn)水40%（4000m3/d），下層直接進(jìn)水60%（6000m3/d），總處理量為10000m3/d（含上層潛流濕地處理后回流水量）。在實(shí)際運(yùn)行過程中，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求靈活分配上下層給水比例，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的綜合調(diào)控與治理。

2.2 工藝結(jié)構(gòu)

2.2.1 生態(tài)芯濕地結(jié)構(gòu)

生態(tài)芯濕地由上層潛流濕地模塊系統(tǒng)和下層核“芯”層微生物濾池系統(tǒng)組成，剖面示意圖如圖2所示。池體為半地埋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分南北兩個(gè)池體。

上層潛流濕地系統(tǒng)為模塊式，模塊上配有布水和出水收集系統(tǒng)。模塊上部的噴淋管道將污水廠二沉池尾水輸送至潛流濕地模塊系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后的水回流至下層核“芯”層微生物濾池的進(jìn)水端。

下層核“芯”層以微生物濾池為主，總處理量為10000m3/d（含上層潛流濕地處理后回流水量），有效水深約3.5米，單座微生物濾池由4列組成，每列均由A、B、C、D池和出水池組成。

生態(tài)芯濕地項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)景圖如圖3所示。

2.2.2 表流濕地結(jié)構(gòu)

表流濕地位于生態(tài)芯濕地后端，總處理水量為10000m3/d，水域面積約10000平方米，有效水深約1米。

表流濕地由沉水植物、挺水植物、底棲和浮游動(dòng)物以及生態(tài)坡岸組成的水生態(tài)體系，對(duì)污水的凈化是物理、化學(xué)及生物共同作用的結(jié)果[2]。

2.3 工藝原理

生態(tài)芯濕地是一種新型尾水凈化濕地工藝，芯濕地分為上下兩層，上層為潛流濕地模塊層，模塊中配有植物及改性生物質(zhì)炭除磷填料，主要完成對(duì)尾水中磷的去除。下層為生態(tài)芯濕地的核“芯”層，核“芯”層以微生物濾池為主體，主要完成對(duì)尾水中有機(jī)物、氨氮和總氮的去除。

微生物濾池從進(jìn)水端至出水池依次為A、B、C和D池，目前系統(tǒng)運(yùn)行采用好氧-厭氧-厭氧-厭氧工藝，即“OAAA”工藝，其中A池為好氧池，B、C、D池均為厭氧池，該工藝流程強(qiáng)化了后段對(duì)TN的去除能力，并維持了末端反硝化條件。A池在有氧狀態(tài)下，微生物利用水體中有機(jī)物與含氮化合物作為營(yíng)養(yǎng)，以呼吸作用為主[3]，在快速增殖的同時(shí)去除水體中的COD和NH3-N，其中的NH3-N被逐步氧化為高價(jià)態(tài)含氮化合物，主要是亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。

當(dāng)尾水進(jìn)入后段B、C、D厭氧池后，微生物由于具有厭氧氨氧化能力，會(huì)將水體中的殘留NH3-N進(jìn)一步氧化，當(dāng)NH3-N消耗完以后發(fā)生反硝化作用，將水體中的硝態(tài)氮還原為氮?dú)猓∟2）逸出水體，實(shí)現(xiàn)TN的去除。微生物直接對(duì)尾水中的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化作用，在反硝化作用發(fā)生的同時(shí)，進(jìn)水中的COD作為反硝化過程的碳源被進(jìn)一步利用，達(dá)到去除COD的作用[4]。

TP的去除主要通過上層改性生物質(zhì)炭除磷填料吸附作用去除，去除率在70%～80%。上層潛流濕地處理后的尾水通過濕地模塊下方回流水槽最終匯集到微生物濾池進(jìn)水端。在40%的進(jìn)水比例下，TP最終去除率一般可達(dá)35%或其濃度穩(wěn)定降至0.3mg/L或小于0.3mg/L。在一定水量范圍內(nèi)，上層進(jìn)水量越大，TP去除效果越好。

3 應(yīng)用效果分析

項(xiàng)目試運(yùn)行期間，在污水處理廠二沉池出水口、生態(tài)芯濕地出水口、表流濕地出水口分別進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)，分析生態(tài)芯濕地對(duì)污水中主要污染物的凈化效果。

3.1 生態(tài)芯濕地去除效果分析

通過圖4、圖5生態(tài)芯濕地南池、北池1～3月的運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過完整的生態(tài)芯濕地工藝處理后，出水COD、氨氮、總磷指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于地表準(zhǔn)IV類標(biāo)準(zhǔn)。COD最終去除率一般在90%以上或出水濃度可穩(wěn)定降至20～30mg/L，NH3-N的最終去除率一般在90%或出水濃度可穩(wěn)定降至1～1.5mg/L，TN的最終去除率一般在60%或出水濃度可穩(wěn)定降至6mg/L以下。

3.2 表流濕地去除效果分析

由圖6表流濕地水質(zhì)數(shù)據(jù)可以看出，表面流濕地對(duì)COD、氨氮、總磷和總氮的去除率分別約為4%、13%、3%、5%。尾水經(jīng)表面流濕地進(jìn)一步深度處理后，保證了整個(gè)系統(tǒng)出水長(zhǎng)期穩(wěn)定在地表準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

表面流濕地位于生態(tài)芯濕地后端，表面流濕地搭配種植沉水植物和挺水植物，在凈化水質(zhì)的同時(shí)營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境景觀[5]。

4 結(jié)論及建議

試運(yùn)行期間，污水廠尾水先后經(jīng)生態(tài)芯濕地和表面流濕地處理后，其出水的COD、NH3-N和TP指標(biāo)優(yōu)于地表準(zhǔn)Ⅳ類并達(dá)到III類水排放標(biāo)準(zhǔn)，TN≤ 6mg/L。

本項(xiàng)目污水處理水量10000m3/d，生態(tài)芯濕地池體及管理用房總占地面積不到4畝，占地面積小，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高;與傳統(tǒng)濕地比，生態(tài)芯濕地具有抗污染負(fù)荷高、處理效率高、出水穩(wěn)定、無(wú)堵塞、運(yùn)行成本低、景觀效果好的特點(diǎn)，具有很好的實(shí)用和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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