摘" 要：以某城鎮(zhèn)污水處理廠尾水為試驗(yàn)對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種貝類立體凈化系統(tǒng)，選擇三角帆蚌作為試驗(yàn)貝類，考察三角帆蚌對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度凈化效果及其機(jī)理特征.結(jié)果表明，三角帆蚌對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水CODcr（化學(xué)需氧量）、NH3-N（氨氮）、TP（總磷）凈化效果均能穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)CODcr、NH3-N、TP的平均去除率分別為48.2%、56.2%、63.9%；三角帆蚌體質(zhì)量每生長1 kg所能削減的CODcr、NH3-N、TP污染量分別為91.69、6.42、1.46 g.三角帆蚌主要通過發(fā)達(dá)的濾食組織系統(tǒng)，將尾水中C、N、P等物質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為貝殼和軟組織生長元素，一方面可以深度凈化尾水水質(zhì)，另一方面貝類可被提取作為生態(tài)產(chǎn)品，帶來經(jīng)濟(jì)效益.進(jìn)而對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度凈化應(yīng)用提供科學(xué)技術(shù)依據(jù).

關(guān)鍵詞：尾水；城鎮(zhèn)污水處理廠；貝類立體凈化系統(tǒng)；三角帆蚌；深度凈化

中圖分類號(hào)：X703""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-2367（2024）06-0027-09

在中國碳達(dá)峰碳中和的戰(zhàn)略背景下，城鎮(zhèn)污水處理廠尾水等低污染水體雖相較于污染嚴(yán)重水體的危害性低，但因其排放量大且集中等原因，低污染水體的凈化也一直受到廣泛關(guān)注.近年來人工濕地技術(shù)被廣泛運(yùn)用于城鎮(zhèn)污水處理廠尾水水質(zhì)提升中［1-2］，主要通過設(shè)計(jì)表流、潛流、水平流或其他組合形式的濕地，利用不同種類生物填料、水生植物或輔助搭配一些水生動(dòng)物等達(dá)到水質(zhì)凈化目的，然而以淡水貝類為核心的城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度凈化相關(guān)研究較少.

三角帆蚌（Hyriopsis cumingii）是一種濾食性淡水貝類，已有研究表明，三角帆蚌能有效控制水體富營養(yǎng)化［3-4］，SUN等［5］在研究合適藻類的選擇以及不同微藻對(duì)貽貝生理的影響中發(fā)現(xiàn)，三角帆蚌因具有凈水能力可在一定程度上控制水體富營養(yǎng).儲(chǔ)忝江等［6］比較底播和懸掛兩種方式下三角帆蚌對(duì)富營養(yǎng)化水體凈化效果，發(fā)現(xiàn)兩種放養(yǎng)方式對(duì)水體凈化效果差異不顯著，化學(xué)需氧量（CODcr）的去除率均在50.0%以上.然而，已有研究都是基于特定條件下三角帆蚌對(duì)地表富營養(yǎng)水體凈化模擬的結(jié)果，針對(duì)三角帆蚌在城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度凈化中的研究顯得頗為不足.

本研究以某城鎮(zhèn)污水處理廠尾水作為試驗(yàn)對(duì)象，探究三角帆蚌在城鎮(zhèn)污水處理廠尾水中的深度凈化效果及機(jī)理，旨在為城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度凈化應(yīng)用提供科學(xué)技術(shù)依據(jù).

收稿日期：2023-09-19;修回日期：2024-01-06.

基金項(xiàng)目：安徽省自然科學(xué)基金（2308085MC72）;安徽省高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目（2023AH040021）;皖江流域退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心開放課題（CIWB018）;蕪湖市科技項(xiàng)目（2023yf130）.

作者簡介：寧軍（1985-），男，河南信陽人，安徽水韻環(huán)保股份有限公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)樗廴究刂坪退h(huán)境治理，E-mail：417929176@qq.com.

通信作者：項(xiàng)賢領(lǐng)（1978-），男，安徽肥東人，安徽師范大學(xué)教授，博士，主要研究方向?yàn)樗鷳B(tài)修復(fù)和水環(huán)境治理，E-mail：xiangxianling@163.com.

引用本文：寧軍，董蓓，謝康，等.三角帆蚌對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度凈化效果及機(jī)理研究［J］.河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，52（6）：27-35.（Ning Jun，Dong Bei，Xie Kang，et al.Study on the deep purification effect and mechanism of tail water in urban sewage treatment plants by Hyriopsis cumingii［J］.Journal of Henan Normal University（Natural Science Edition），2024，52（6）：27-35.DOI：10.16366/j.cnki.1000-2367.2023.09.19.0003.）

1" 試驗(yàn)材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料與裝置

試驗(yàn)所采用的裝置（見圖1），主要由4個(gè)部分組成，分別為進(jìn)水水箱（400 mm×800 mm×400 mm）、貝類立體凈化系統(tǒng)1及貝類立體凈化系統(tǒng)2（尺寸均為600 mm×800 mm×1 000 mm）、出水水箱（300 mm×800 mm×400 mm），每個(gè)箱體采用透明有機(jī)玻璃制成，箱體底部設(shè)置裝有閥門的排空管.試驗(yàn)水體經(jīng)蠕動(dòng)泵從進(jìn)水水箱抽至貝類立體凈化系統(tǒng)1，再通過底部連通口進(jìn)入貝類進(jìn)化系統(tǒng)2，貝類立體凈化系統(tǒng)1與貝類立體凈化系統(tǒng)2為串聯(lián)系統(tǒng)，經(jīng)兩級(jí)貝類立體系統(tǒng)凈化后，出水通過管道最終溢流至出水水箱.

在兩級(jí)貝類立體凈化系統(tǒng)中，通過不銹鋼支架及網(wǎng)片搭建立體框架，貝類放置于各層框架的網(wǎng)片上，構(gòu)建3層立體式貝床.試驗(yàn)用淡水貝類來自安徽水韻環(huán)保股份有限公司人工自主繁育的三角帆蚌，選取健康、活力旺盛的三角帆蚌進(jìn)行試驗(yàn).試驗(yàn)用水為某城鎮(zhèn)污水處理廠尾水，該污水處理廠尾水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，即ρCOD50 mg/L、ρNH3-N5（或8） mg/L、ρTP0.5 mg /L.

1.2" 試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)在立體式貝床內(nèi)等密度（2 kg/m2）投放大小規(guī)格一致的三角帆蚌，三角帆蚌初始?xì)らL為（3.00±0.20） cm，體質(zhì)量為（23.00±2.00） g.試驗(yàn)系統(tǒng)為連續(xù)流進(jìn)出水，進(jìn)出水流量為0.24 m3/d，污水水質(zhì)穩(wěn)定一致（一級(jí)A），綜合考慮水流阻力等因素影響，兩級(jí)貝類立體凈化系統(tǒng)總水力停留時(shí)間按4 d考慮.試驗(yàn)周期設(shè)置為2021年5月1日至2022年4月30日，試驗(yàn)期間在兩級(jí)貝類立體凈化系統(tǒng)設(shè)置12組三角帆蚌取樣監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每組3個(gè)三角帆蚌作為觀察蚌，每月跟蹤記錄三角帆蚌生長情況.

1.3" 樣品采集及指標(biāo)分析

1.3.1" 樣品采集及保存

試驗(yàn)期間，在試驗(yàn)裝置進(jìn)、出口進(jìn)行水樣采集并同步監(jiān)測(cè)理化指標(biāo)，監(jiān)測(cè)時(shí)間持續(xù)1 a，每天定時(shí)取樣1次，取樣采集3個(gè)平行樣，樣品保存在4 ℃冰箱中.

每月一次對(duì)12組取樣監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三角帆蚌進(jìn)行監(jiān)測(cè)，連續(xù)監(jiān)測(cè)1 a.

1.3.2" 水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)

本試驗(yàn)監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)包括化學(xué)需氧量（CODcr）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）.化學(xué)需氧量檢測(cè)方法參照《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鉀法》（HJ 828-2017），氨氮檢測(cè)方法參照《水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 納氏試劑分光光度法》（HJ 535-2009），總磷檢測(cè)方法參照《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893-1989）.

1.3.3" 貝類監(jiān)測(cè)指標(biāo)

本試驗(yàn)貝類監(jiān)測(cè)指標(biāo)為三角帆蚌的體質(zhì)量及生長尺寸.監(jiān)測(cè)時(shí)將三角帆蚌蚌殼表面洗凈并用海綿吸干水分，用電子天平稱量其體質(zhì)量，用游標(biāo)卡尺測(cè)量三角帆蚌殼長、殼高、殼寬.

試驗(yàn)周期結(jié)束后，進(jìn)行12組試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)三角帆蚌的蚌殼、蚌肉碳（C）、氮（N）、磷（P）含量測(cè)定，取試驗(yàn)組三角帆蚌烘干至恒重后，殼肉分離，分別研碎進(jìn)行測(cè)定.C檢測(cè)方法采用酸堿滴定法：蚌殼或肉的主要含碳物質(zhì)成分為CaCO3，將其研碎并加入已知濃度的過量HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，即發(fā)生下述反應(yīng)：CaCO3+HCl=Ca2++CO2↑+H2O. 過量的HCl溶液用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定，由加入HCl的物質(zhì)的量與返滴定所消耗的NaOH的物質(zhì)的量之差，即可求得試樣中CaCO3的含量，再根據(jù)C的質(zhì)量比換算出C的含量；N檢測(cè)方法參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》（GB 5009.5-2016）；P檢測(cè)方法參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中磷的測(cè)定》（GB 5009.87-2016）.

1.4" 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 18.0和OriginPro 2015軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，用單因素方差分析（One-way ANOVA）及Duncan檢驗(yàn)法（p＜0.05）研究指標(biāo)間的差異顯著性水平.

在分析水質(zhì)指標(biāo)CODcr、NH3-N、TP去除率和蚌殼、蚌肉成分指標(biāo)C、N、P含量時(shí)，為保持兩種指標(biāo)的統(tǒng)一性，在數(shù)據(jù)處理、分析時(shí)，統(tǒng)籌考慮元素的質(zhì)量比和相應(yīng)檢測(cè)方法，均統(tǒng)一換算成以元素質(zhì)量濃度或質(zhì)量計(jì)算的對(duì)應(yīng)值.

2" 結(jié)果與分析

2.1" 三角帆蚌殼長、殼高、殼寬的時(shí)間變化特征

從圖2可以看出，三角帆蚌殼長、殼高、殼寬3個(gè)生長指標(biāo)隨時(shí)間的變化呈不同程度的增長趨勢(shì).在1～6月齡、11～12月齡，三角帆蚌3個(gè)生長指標(biāo)尤其是殼長和殼高增長趨勢(shì)相對(duì)緩慢，7～10月齡增長趨勢(shì)相對(duì)較快，可以看出7～10月齡主要為三角帆蚌生長期，各生長指標(biāo)生長較快，其他月齡各指標(biāo)生長較為緩慢.直至試驗(yàn)周期結(jié)束，三角帆蚌殼長共增長12.61 cm，殼長增長率為79.01%；殼高共增長8.58 cm，殼高增長率為75.88%；殼寬共增長2.28 cm，殼寬增長率為70.01%.

2.2" 三角帆蚌體質(zhì)量的時(shí)間變化特征

從附錄表S1、圖3可以看出，三角帆蚌生長體質(zhì)量隨時(shí)間的變化呈不同程度的增長趨勢(shì).其中三角帆蚌增長率在1月齡、11～12月齡相對(duì)偏低，增長率最低值出現(xiàn)在12月齡，增長率為4.24%；2～10月齡增長率數(shù)值相比較高，且7～10月齡與其他月齡相比增長率差異明顯，增長率最高值出現(xiàn)在9月齡，增長率為53.30%.以上數(shù)據(jù)進(jìn)一步說明了三角帆蚌的生長受月齡影響較大，7～10月齡主要為三角帆蚌的生長期，尤其是在9月齡，三角帆蚌生長速度快，生長體質(zhì)量增加明顯，與張根芳等［7］研究結(jié)果較為一致.

2.3" 水體水質(zhì)的時(shí)間變化特征

從圖4可以看出，污水處理廠尾水出水CODcr均能穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，1～12月齡CODcr平均去除率為48.2%，平均出水質(zhì)量濃度為25.10 mg/L.1～12月齡CODcr去除率隨時(shí)間變化總體呈上下波動(dòng)趨勢(shì)，其中，1～3月齡CODcr去除率呈先下降后上升趨勢(shì)，4～6月齡去除率波動(dòng)幅度較小，7～10月齡的去除率上升趨勢(shì)明顯，11～12月齡去除率呈下降趨勢(shì).9月齡CODcr去除率最高，達(dá)到59.2%，出水質(zhì)量濃度為20.70 mg/L；2月齡去除率最低，為37.3%，出水質(zhì)量濃度為27.70 mg/L，9月齡CODcr去除率是2月齡的1.59倍.

從圖5可以看出，污水處理廠尾水出水NH3-N均能穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，1～12月齡NH3-N平均去除率為56.2%，平均出水質(zhì)量濃度為1.19 mg/L.總體來看，1～12月齡NH3-N去除率隨時(shí)間變化呈先上升后下降趨勢(shì)，1～6月齡、11～12月齡去除率相對(duì)較低，7～10月齡去除率相對(duì)較高，其中9月齡NH3-N去除率最高，達(dá)到75.8%，出水質(zhì)量濃度為0.82 mg/L；2月齡去除率最低，為35.3%，出水質(zhì)量濃度為1.44 mg/L，9月齡NH3-N去除率是2月齡的2.15倍.

從圖6可以看出，污水處理廠尾水出水TP均能穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，1～12月齡TP平均去除率為63.9%，平均出水質(zhì)量濃度為0.21 mg/L.總體來看，1～12月齡TP去除率隨時(shí)間變化總體呈上下波動(dòng)趨勢(shì)，其中，1～3月齡TP去除率呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)，4～6月齡去除率波動(dòng)幅度較小，7～10月齡的去除率上升趨勢(shì)明顯，11～12月齡去除率呈下降趨勢(shì).9月齡TP去除率最高，達(dá)到75.7%，出水質(zhì)量濃度為0.15 mg/L；2月齡去除率最低，為52.8%，出水質(zhì)量濃度為0.22 mg/L，9月齡TP去除率是2月齡的1.43倍.

通過以上分析可知，三角帆蚌對(duì)CODcr、NH3-N、TP凈化效果均能穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn).試驗(yàn)初期三角帆蚌對(duì)水質(zhì)凈化效果呈波動(dòng)趨勢(shì)，分析主要是與三角帆蚌適應(yīng)試驗(yàn)環(huán)境的過程有關(guān)，試驗(yàn)初期時(shí)三角帆蚌還處于適應(yīng)階段，其對(duì)試驗(yàn)水體的吸入與排出等生理活動(dòng)還不穩(wěn)定.此外，對(duì)比其他月齡，7～10月齡三角帆蚌對(duì)水質(zhì)凈化效果有明顯的上升趨勢(shì)，這與三角帆蚌7～10月齡時(shí)生長較快的生物學(xué)特性相關(guān)，7～10月齡三角帆蚌生長正處于青中年期，新陳代謝快，濾水率相對(duì)其他月齡提高很多，因而水質(zhì)凈化效率在7～10月齡相對(duì)較高，從而達(dá)到水質(zhì)凈化較好的效果.

2.4" 三角帆蚌對(duì)水體污染物的削減

2.4.1" 三角帆蚌生長率變化對(duì)水體污染物的削減

根據(jù)相關(guān)研究，殼長與三角帆蚌體質(zhì)量的相關(guān)性最強(qiáng)［8］，因此三角帆蚌生長率以殼長為計(jì)算主體.從圖7可以看出，三角帆蚌生長率9月齡生長率最高，達(dá)到23.70%，12月齡生長率最低，為2.77%.CODcr、TP月削減量在9月齡達(dá)到最高值，削減量分別為215.00 g、3.45 g，NH3-N在8月份達(dá)到最高值，削減量為19.10 g；CODcr、NH3-N、TP月削減量均為2月齡最低，削減量分別為111.00 g、5.29 g、1.62 g.通過以上數(shù)據(jù)分析可知，三角帆蚌生長率與污染物月削減量變化趨勢(shì)較為一致，7～10月齡三角帆蚌的生長率較高，與之對(duì)應(yīng)地，污染物月削減量也較高［9］.分析原因，7～10月齡污染物月削減量增加與三角帆蚌在青中年時(shí)生長較快的生物學(xué)特性相一致，這一時(shí)期三角帆蚌的凈化效率提高，污染物月削減量增加.

2.4.2" 三角帆蚌體質(zhì)量變化對(duì)水體污染物的削減

從表1可以看出，三角帆蚌體質(zhì)量月增長量與污染物月削減量變化趨勢(shì)大體一致，7～10月齡體質(zhì)量月增長量相較其他月齡增長較多，與之對(duì)應(yīng)地，CODcr、NH3-N、TP月削減量在7～10月齡也相對(duì)較高.9月齡三角帆蚌體質(zhì)量月增長量達(dá)到58.00 g，為全月齡最高；1月齡體質(zhì)量月增長量最低，月增長量為2.63 g.CODcr、TP月削減量在9月齡均達(dá)到最高，NH3-N在8月齡達(dá)到最高；CODcr、NH3-N、TP月削減量在2月齡均出現(xiàn)最低值.

從表1、附錄表S2、圖8可以看出，三角帆蚌體質(zhì)量累積增長值呈逐步上升趨勢(shì)，1～12月齡體質(zhì)量累積共增長約224 g，其中，1～6月齡體質(zhì)量累積增長變化幅度較小，總體呈緩慢上升趨勢(shì)，7～12月齡體質(zhì)量累積增長變化幅度較大，尤其是7～10月齡，體質(zhì)量累積增長值有明顯的上升趨勢(shì).污染物累積削減量累積增長值呈逐步上升趨勢(shì)，12月齡時(shí)CODcr、NH3-N、TP累積削減量分別約為2 053 g、144 g、33 g，其中，在7～10月齡CODcr、NH3-N、TP累積削減量均呈一定的上升趨勢(shì).

通過三角帆蚌全年體質(zhì)量累計(jì)增長值及污染物累計(jì)削減量計(jì)算可知，三角帆蚌體質(zhì)量每生長1 kg所能削減的CODcr、NH3-N、TP污染量分別為91.69 g、6.42 g、1.46 g.此外，通過污染物月削減量與體質(zhì)量月增長量比值（表1）、體質(zhì)量累積增長量與污染物累積削減量變化趨勢(shì)（圖8）可以看出，1～6月齡由于體質(zhì)量增長量初始基數(shù)小且增長速率慢，而污染物削減量在1～6月齡維持較高值且總體變化幅度較小，導(dǎo)致兩者的比值在1～6月齡呈現(xiàn)較高值，其中，三角帆蚌體質(zhì)量增長量與CODcr削減量之間比值最大.1～6月齡三角帆蚌生長雖總體處于幼年時(shí)期，仍具備一定的凈化功能，此時(shí)受環(huán)境適應(yīng)性、新陳代謝慢等因素影響，體質(zhì)量增長速率相對(duì)緩慢；7～10月齡體質(zhì)量增長速率快，體質(zhì)量增長量基數(shù)大，而污染物削減量在7～10月齡增長值雖有一定的上升趨勢(shì)但變化幅度波動(dòng)仍相對(duì)較小，導(dǎo)致7～10月齡兩者的比值呈現(xiàn)較低值，其中，三角帆蚌體質(zhì)量增長量與CODcr削減量之間比值仍最大.7～10月齡三角帆蚌進(jìn)入青中年時(shí)期，新陳代謝大大加快，體質(zhì)量增長明顯.

2.5" 三角帆蚌對(duì)水體污染物凈化機(jī)理的研究

從表2數(shù)據(jù)中可以看出，三角帆蚌蚌殼與蚌肉均含一定量的C、N、P物質(zhì)，其中N含量最多，蚌殼與蚌肉含N量分別為7.250%、0.580%；P含量最少，蚌殼與蚌肉含P量分別為0.232%、0.069%.通過以上數(shù)據(jù)分析可知，三角帆蚌通過濾食作用吸收一定量的C、N、P物質(zhì)，并將這些物質(zhì)轉(zhuǎn)化為自身生長的營養(yǎng)元素，一方面實(shí)現(xiàn)自身的生長，另一方面實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的深度凈化［10］.

通過圖9三角帆蚌凈化機(jī)理圖可以發(fā)現(xiàn)，三角帆蚌具有發(fā)達(dá)的濾食組織系統(tǒng)，其依靠鰓、食道等濾食器官對(duì)浮游動(dòng)植物及有機(jī)碎屑等進(jìn)行高強(qiáng)度濾食，吸收轉(zhuǎn)化為貝殼和軟組織生長元素，從而直接或者間接吸收水體中的C、N、P等物質(zhì)，水體氮磷營養(yǎng)鹽的食物鏈過程為：氮磷營養(yǎng)鹽→浮游動(dòng)植物+有機(jī)碎屑→三角帆蚌→同化，在這一轉(zhuǎn)化過程中可極大地提高水體透明度、凈化并改善水質(zhì)［11］.除此之外，三角帆蚌還增加了水體生態(tài)系統(tǒng)中功能微生物的豐度，有助于強(qiáng)化系統(tǒng)的脫氮除磷效能［12］.

2.6" 討論

目前，大部分城市污水處理廠出水能夠達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，但隨著環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，污水處理廠尾水的深度處理也在逐漸受到關(guān)注.本研究主要是對(duì)城市污水處理廠尾水進(jìn)行進(jìn)一步的處理，通過對(duì)比城市污水處理廠尾水直接排入地表水體與尾水經(jīng)處理后排入地表水體，探究三角帆蚌在尾水提標(biāo)和實(shí)際應(yīng)用中的可行性.通過查閱文獻(xiàn)，將本研究與人工濕地對(duì)污水處理廠尾水C、N、P的去除效果進(jìn)行對(duì)比.段田莉等［13］在處理城市污水處理廠尾水時(shí)，采用了人工濕地+生態(tài)塘組合工藝，該工藝對(duì)COD、NH3-N、TP平均去除率分別為59.2%、81.1%、55.8%，出水水質(zhì)可達(dá)地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，具有出水穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn).但人工濕地和生態(tài)塘在冬季運(yùn)行時(shí)，要定期收割植物和清理枯死植物殘?bào)w，否則出水濃度還會(huì)出現(xiàn)反彈.陶炳池等［14］以杭州市某城鎮(zhèn)污水處理廠尾水作為試驗(yàn)進(jìn)水，采用大孔樹脂吸附后COD、NH3-N、TP出水平均質(zhì)量濃度為5.89、0.12、0.11 mg/L，相應(yīng)的去除率分別為43.0%、53.9%、44.4%；該中試試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行情況下，水處理成本為1.34元/t.王翔等［2］采用強(qiáng)化澄清調(diào)節(jié)池+微曝氣垂直潛流人工濕地+水平潛流人工濕地+表面流人工濕地+氧化塘組合工藝來處理城市污水處理廠尾水，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，該組合工藝對(duì)COD、NH3-N、TP平均去除率分別為47.4%、72.6%、45.8%.復(fù)合型人工濕地對(duì)尾水具有較好的處理效果，出水穩(wěn)定且對(duì)污染物濃度變化有一定的抗沖擊能力，但占地面積較大，且建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)維費(fèi)用較高.李美玉等［15］同樣采用人工濕地對(duì)河南某污水處理廠尾水進(jìn)行水質(zhì)提升，COD、NH3-N和TP的平均去除效率分別為45.9%、72.7%和52.1%.本研究以三角帆蚌對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水進(jìn)行處理，使得水體水質(zhì)可從一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)提高至地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn).COD、NH3-N、TP的平均去除率分別為48.2%、56.2%、63.9%.相比較人工濕地而言，三角帆蚌處理尾水時(shí)，全年出水水質(zhì)穩(wěn)定、高效.其次，冬季時(shí)，植物枯萎會(huì)降低人工濕地對(duì)尾水水質(zhì)凈化效果，難以保證出水穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅳ類水；本研究工藝受季節(jié)影響較小，可保證出水穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn).再次，人工濕地的植物需要定期收割、清理，應(yīng)用時(shí)維護(hù)成本較高；而蚌類提取頻次很低，一般在幼蚌長至成蚌并開始老化后（一般3～5 a）才需提取，并補(bǔ)放幼蚌，應(yīng)用時(shí)維護(hù)成本較低，同時(shí)成貝可進(jìn)行增殖放流，強(qiáng)化水生生物資源的保護(hù)，改善水域生態(tài)環(huán)境.此外，成貝富含鈣和蛋白質(zhì)，還可用于飼料加工.三角帆蚌是淡水珍珠育珠主力軍，年產(chǎn)量超過淡水珍珠年產(chǎn)量的80%.在進(jìn)一步降低污水處理成本和后期維護(hù)成本的基礎(chǔ)上，還可實(shí)現(xiàn)收益的增長.整體而言，可降低運(yùn)維成本的50%.

在實(shí)際設(shè)計(jì)貝類立體凈化系統(tǒng)時(shí)，為保證能有效復(fù)制并推廣本研究效果甚至更好的效果，需從以下幾點(diǎn)考慮：（1）選擇活力良好的三角帆蚌.投放前優(yōu)選生長線完整、分布有規(guī)律，蚌體整體形狀完好，外觀色澤光鮮；（2）三角帆蚌運(yùn)輸過程中需保濕保溫.濕度以濕潤為宜，溫度控制在5～10 ℃為宜；（3）三角帆蚌擺放時(shí)要分散，不得擠壓，不得疊堆；（4）需滿足水中足夠的溶解氧含量.以ρDO3 mg/L為宜，溶解氧不足時(shí)需人工及時(shí)增氧；（5）污水廠尾水消毒劑的投加量需嚴(yán)格控制.以尾水余氯含量0.01 mg/L為宜，余氯過量時(shí)需在尾水進(jìn)入貝類立體凈化系統(tǒng)前采用人工曝氣除余氯；（6）冬季時(shí)水溫控制.可通過增加人工曝氣適當(dāng)提高水體溫度，以5～10 ℃為宜.

3" 結(jié)" 論

三角帆蚌在城鎮(zhèn)污水處理廠尾水中能夠穩(wěn)定、健康生長，在7～10月齡時(shí)其生長率及體質(zhì)量月增長量均呈現(xiàn)較高值，其中，9月齡生長率及體質(zhì)量月增長量均達(dá)到最高值，分別為23.70%和58.00 g.三角帆蚌對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水具有較好的深度凈化效果，CODcr、NH3-N和TP出水凈化效果均能穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，平均去除率分別為48.2%、56.2%和63.9%.基于本研究，三角帆蚌體質(zhì)量每增長1 kg即可分別削減尾水中91.69 g、6.42 g和1.46 g 的CODcr、NH3-N和TP，可實(shí)現(xiàn)水體污染物資源化利用.因此，三角帆蚌的立體凈化系統(tǒng)，既可深度凈化尾水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污染資源化，又可通過貝類吸收轉(zhuǎn)化形成生態(tài)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)資源產(chǎn)業(yè)化，最終為城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度凈化提供科學(xué)技術(shù)依據(jù).

附錄見電子版（DOI：10.16366/j.cnki.1000-2367.2023.09.19.0003）.

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Study on the deep purification effect and mechanism of tail water in urban sewage treatment plants by Hyriopsis cumingii

Ning Jun1， Dong Bei1， Xie Kang1， Mu Yunyang1， Xiang Xianling2

（1. Anhui Shuiyun Environment Protection Co.， Ltd.， Wuhu 241002， China; 2. School of Ecology and Environment， Anhui Normal University， Wuhu 241002， China）

Abstract： By using the shellfish Hyriopsis cumingii（H. cumingii）， a three-dimensional purification system was designed for the tail water of an urban sewage treatment plants to explore the removal rate and mechanism of pollutants during the purification. It was shown that the purification effect of CODcr（chemical oxygen demand）， NH3-N（ammonia nitrogen） and TP（total phosphorus） in tail water of urban sewage treatment plants by H. cumingii can stably meet the level Ⅳ criteria of Environmental Quality Standard for Surface Water（GB 3838-2002）， and the average removal rates of CODcr， NH3-N and TP were 48.2%， 56.2% and 63.9%， respectively. The amount of pollutants CODcr， NH3-N and TP can be respectively reduced by 91.69 g， 6.42 g and 1.46 g， for 1 kg fresh weight of the body weight growth of the H. cumingii. The H. cumingii mainly absorbs C， N， P and other substances in the tail water， and transforms into shell and soft tissue through the well-developed filter-feeding system. On the one hand， the water quality of tail water can be further improved to be deeply purified， on the other hand， the shellfish can be treated as ecological products， bringing about economic benefits. Furthermore， it provides scientific and technical support for the application of tail water deep purification in urban sewage treatment plants.

Keywords： tail water; urban sewage treatment plants; shellfish three-dimensional purification system; Hyriopsis cumingii; deep purification

［責(zé)任編校" 趙曉華" 陳留院］

附" 錄