一種改進型潛流濕地處理城市污水試驗研究

陳　旸　孫可迪　王少波

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

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一種改進型潛流濕地處理城市污水試驗研究

陳旸1孫可迪2王少波1

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

【摘要】人工濕地(CW)是一種綠色生態型污水處理技術。它的處理工藝簡單，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的結果，以及與改造后濕地處理效果的對比；試驗采用竹子、夾竹桃和燈芯草作為濕地的凈化植物，采用焦爐爐渣作為濕地的填料。當水力停留時間為6h時，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%。當水力停留時間為6h時，改進型濕地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處理系統中，人工濕地處理系統就是其中的一種。人工濕地污水處理技術是70年代發展起來的，后在歐美許多國家迅速得到推廣應用。人工濕地是根據天然濕地凈化原理發展而來的。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、低能耗的綠色生態處理系統[3]。

本試驗中的原濕地和改進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、衛生條件好[3]，而且可以利用填料表面生長的生物膜和植物的根系進一步提高處理效果[4]。本試驗旨在考察用竹子、夾竹桃和燈芯草作濕地凈化植物、用爐渣作濕地填料對污水的凈化效果。

1試驗裝置、材料與方法

1.1試驗裝置

本試驗原濕地(圖1)和改進型濕地(圖2)寬度為57m，污水進濕地前設預處理沉淀區原濕地為10m、改進型濕地為7m，污水在原濕地中流過長度為18m、在改進型濕地中流過長度為21m，濕地深0.6m。

圖1　原濕地流程

圖2　改進型濕地流程

1.2試驗材料

1.2.1填料

本試驗采用焦爐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。試驗中所用爐渣直徑為2～7cm。

1.2.2凈化植物

本試驗采用竹子、夾竹桃和燈芯草作為濕地的凈化植物。竹子是當年新長出的幼竹。

1.3試驗方法

1.3.1試驗流程

進水→預沉淀→潛流濕地→出水。

進水為高負荷濾池的出水，出水排入人工渠。

1.3.2配水方式

配水方式為連續配水，水力停留時間為6h。為防止進水口堵塞，進水前設置預處理沉淀池[5]。試驗所用污水取自上海奉賢生活污水經高負荷生物濾池預處理后的出水。

1.3.3各檢測項目的測定

檢測項目包括進、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Merck分光光度儀；BOD5采用德國OxiTop壓力式BOD測量裝置；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Fisher Scientific便攜式溶解氧測量表。

2試驗結果

試驗過程中定期從取樣渠中取水樣進行分析，測量所得進、出水各指標數據如表1和表2。

表1　原濕地進水和出水各指標數據　mg/L

表2　改進型濕地進水和出水各指標數據　mg/L

各指標的去除情況如表3。

由表3可知，原濕地出水的CODcr值較穩定，且都低于100mg/L。CODcr平均去除率為37.2%。出水的BOD5值也較穩定，且都低于40mg/L。BOD5平均去除率為64.5%。濕地對固體懸浮物(SS)的去除效果很好，出水的SS值非常穩定，且都低于20mg/L。SS平均去除率為69.3%。由上表可以看出，本試驗原濕地對氨氮和總磷幾乎沒有去除效果。這主要是因為本濕地基本上處于厭氧或兼性狀態，氨化菌仍在將污水中剩余的有機氮轉化為氨氮，聚磷菌也處于釋磷狀態[6-7]。另由DO數據也可以看出，本試驗原濕地處于厭氧或兼性狀態。

表3　兩種濕地各指標平均去除率(%)

而改進型濕地的處理效果明顯優于原有濕地，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，改進型潛流人工濕地增強了濕地中的氨化作用和硝化反硝化作用，明顯增強了濕地對氨氮和總磷的去除效果。

圖3是兩種濕地平均去除率對照圖。分別將原濕地和改進型濕地的化學需氧量(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)的去除效果進行對照。

圖3　兩種濕地各指標平均去除率對照圖

3分析與討論

根據試驗可知，原試驗濕地處理生活污水，有較強的去除污水中CODcr、BOD5和SS的能力。水力停留時間為6h時，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%。可以看出，去除率并不高，這主要是因為：第一，不排除水力停留時間短的原因；第二，高負荷生物濾池的出水中，這三項污染指標已經很小。

試驗結果顯示，原試驗潛流濕地對氨氮和總磷幾乎沒有去除效果。這主要是因為原濕地基本上處于厭氧或兼性狀態，氨化菌仍在將污水中剩余的有機氮轉化為氨氮，而硝化反應要在好氧條件下才能發生，因此，氨氮無法轉化為硝態氮，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。

而改進型濕地由于設計為好氧—厭氧—好氧交替進行的新的處理流程，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。根據實驗數據可以看出，改進型濕地明顯地增強了濕地中的氨化作用和硝化反硝化作用。改進型濕地可使已經過氨化作用的污水在第一好氧段進行硝化反應，在厭氧段進行反硝化反應，達到脫氮目的。聚磷菌在第一好氧段進行有氧呼吸，從水中攝取磷；在厭氧段將體內ATP水解，放出磷；在第二好氧段又進行有氧呼吸，更加大量地從水中攝取磷，達到除磷目的[8-9]。

參考文獻：

[1]Volker Luederitz.Nutrient removal efficiency and resource economics of vertical flow and horizontal flow constructed wetlands[J]. Ecological Engineering，2001 (18)：157-171.

[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—理論與應用[M].北京：中國環境科學出版社，1999.

[4]吳振斌等.垂直流人工濕地的設計及凈化功能初探[J].應用生態學報，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.

[6]上海市環境保護局.廢水生化處理[M].上海：同濟大學出版社，1999.

[7]陳堅.環境生物技術[M].北京：中國輕工業出版社，1999.

[8]賀延齡.廢水的厭氧生物處理[M].北京：中國輕工業出版社，1998.

[9]吳曉磊.人工濕地廢水處理機理[J].環境科學，1995，16(3)：83-86.

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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：X703.1

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)02-0055-03

作者簡介：陳旸，工程碩士，高級工程師，研究方向為污水生物處理

引用文獻格式：陳旸等.一種改進型潛流濕地處理城市污水試驗研究[J].環境與可持續發展，2016，41(2)：55-57.