生態工程組合工藝應用于城市污水處理廠尾水深度處理

摘 要：城市污水的排放與處理，是城市可持續發展的重要影響因素。城市污水中磷、氮等物質含量較高，應用可靠的技術和科學的方法對處理廠尾水進行二次深度處理，避免因隨意排放造成城市水體污染及富營養化問題。現階段運用的生態工程工藝技術，是更環保的污水處理工藝技術。借助濕地的自我凈化和生物反應等方式，形成組合凈水工藝流程，滿足污水處理中對尾水進行深度處理的應用需求。本文依據城市污水處理廠尾水水質的特點，采用生態工程組合工藝對尾水進行凈化，包括生態氧化池、人工濕地、自然濕地等工藝，詳細分析組合工藝在城市污水處理廠對污水進行處理中的應用。

關鍵詞：生態工程；污水處理；尾水深度處理文章編號：2095-4085（2024）06-0010-03

0 引言

為改善受納水體的水環境質量，降低入河污染負荷，促進水資源優化利用，需對污水處理廠尾水進行深度處理。采用生態組合工藝凈化污水廠尾水，技術成熟可靠，無論是建設投資，還是后續運行費用都較低，不僅經濟效益好，也符合城市綠色環保的發展理念，是目前更科學的對城市污水處理廠尾水進行深度處理的工藝技術之一。

1 生態工程組合工藝的概述

生態工程處理的方式要符合環保和節能的要求。利用微生物分解吸收、植被吸附過濾等方式，實現節能環保的目標。去除污水處理廠尾水中磷、氮和有機物等，使水質符合地表水質Ⅳ類標準要求，作為中水回收再利用，對保護城市生態環境具有重要意義。采用生態組合工藝，對城市污水廠尾水進行深度處理，效果顯著。環境溫度、濕度等是影響微生物和植被生長的重要因素，利用單一生態處理工程的方式，處理城市污水處理廠尾水的效果不理想，且工程建設占地面積較大。利用多級生態組合工藝進行工程建設，能更好地克服這些不利因素。運用制造厭氧環境、人工濕地凈化等手段，達到對污水廠尾水深度處理的目標。

2 生態工程組合工藝的常見技術分析

2.1 人工濕地技術

人工濕地是指通過模擬自然濕地原理，以人為方式建設的濕地。人為設計與建造的濕地是包括基質、挺水植物、沉水植物、微生物及水體等組成的復合體，前期建設的投入成本低，可以滿足城市污水尾水深度處理的應用需求［1］。人工濕地工程運行效率高，出水水質穩定，對水質進行監測與調控管理時也更加便捷。垂直潛流人工濕地是污水縱向流過填料的濕地。污水從表面流向填料床底部的濕地稱為下行流人工濕地，下行流人工濕地的床體處于不飽和狀態，氧氣通過大氣擴散和植物傳輸進入人工濕地系統。污水從填料床底部流向表面的濕地稱為上行流人工濕地，上行流人工濕地去除污染物的部位與機理會有相應的改變。垂直潛流人工濕地系統的水流狀態，是維持系統正常運行并充分發揮凈化效果的重要因素。

2.2 生物濾池技術

生物濾池技術，是利用微生物的分解和降解作用，實現對污水處理廠的污水進行深度處理的技術。生物濾池工程的規模一般較小，占地面積不大，尾水凈化處理前期的成本投入較低，適合于對規模較大的城市污水處理廠尾水進行處理。目前常見的生物濾池工程多為曝氣生物濾池，相較于傳統的活性炭吸附和過濾等方式，生物濾池技術的有機物負荷更高，通過氣浮方式，能更好地提升生物濾池中微生物氧化分解的效率和質量。在生物濾池技術實踐應用中，可達到較好的去除城市污水尾水中COD、氨氮物質、氮磷化物等污染物的效果。生物濾池對進水水質有一定要求，以SS≤60mg/L為宜。實際應用中，要先對城市污水尾水進行預處理，一般和其他生態工程凈水工藝組合應用。

2.3 生物反應技術

生物反應技術是利用生化和物化集成反應對污水尾水進行凈化處理的技術。設計過中，將生物反應技術轉變為結構形態更固定的生物反應器。對于污染物質含量較高的尾水，具有更好的凈化處理效果，處理后的水體可作為冷卻用水等進行循環再利用，在工業污水處理中被廣泛應用。應用生物反應技術對污水尾水進行凈化處理過程中，要有一定的反沖洗用水，用于反應器內部環境的凈化處理，凈水處理的成本會有所增加。由于污水處理廠尾水中較為特殊的污染物質含量偏低，在生物反應技術方面的實踐應用較少。

3 城市污水處理廠尾水深度處理的概述

城市污水處理后的尾水，必須經過質檢合格后才能進行排放，這是城市污水處理廠必須對尾水進行深度處理的重要原因。城市污水中磷、氮和有機物質等含量較高，如果采用傳統的理化方式進行處理，存在成本高、效果差的明顯缺點。對尾水進行深度處理，是城市污水處理的重點研究課題，城市污水處理廠尾水深度處理技術，在我國的應用起步較晚。城市污水的排放對周邊生態環境造成一定的污染，產生負面影響。城市污水處理廠尾水的深度處理和回收利用，必須達到相關國標規定，實現可持續發展的目標［2］。城市污水深度處理后尾水的出水水質和受納水體之間存在一定的差距，這些水體在排放、使用的過程中依然會對自然水資源造成污染和破壞。傳統的過濾、沉淀等工藝技術，不能起到去除凈化磷、氮和有機物質的作用，更多研究人員通過采取生態工程的方式，進行組合凈化處理，通過多級凈化的方式，達到高效率、高質量對尾水進行深度處理的目標。

4 生態工程組合工藝在污水尾水深度處理中的應用

4.1 工程背景概述

《山西省水環境質量鞏固提升2021年行動計劃的通知》（晉政辦發［2021］64號）中提出，污水處理廠排放口要因地制宜建設小型人工濕地工程，提升排水入河前最后一公里治理能效。城市污水尾水深度處理，不僅有效去除尾水中含有的污染性物質，還可通過生態工程組合工藝的方式，對污水處理廠周邊生態環境進行有效治理，改善環境。通過生態保護和人工修復的方式建設人工濕地，實現對城市水資源的有效保護。使用生態工程技術對城市污水廠尾水進行深度處理，能夠較好地將經過深度處理的尾水和周邊生態環境進行有機結合，如湖泊、河流、濕地等，特別是水質較差的區域，可以利用城市污水廠尾水深度處理的方式，達到統一凈化的目標。凈化的污水達到生態水系標準后，可作為生態景觀補充用水、綠地灌溉用水和人行道沖洗用水等進行再利用，進一步提升中水的循環利用效率［3］。在利用生態工程進行城市污水尾水深度處理的過程中，要建設配套的人工濕地工程，以此為核心，打造周邊生態景觀旅游地，建成集休憩、娛樂為一體的良好景觀工程，有效提升生態工程項目的價值，意義重大。

4.2 處理工藝流程

為確保有效去除污水處理廠尾水中的污染物質，在人工濕地前配套建設生態氧化池，能有效實現尾水中磷、氮和其他有機污染物的氧化反應，利用植物吸收一部分有機物質，作為植物生長的肥料。生態氧化池中設置生物浮床，微生物和植物等都可以附著在生物浮床上生長，對提升硝化反應、反硝化反應效率具有重要意義。通過生態氧化池反應后的尾水，經過專門的管道排放到人工濕地區域，再配置適宜植物和微生物生長的營養基質，構成更加穩定的復合生態系統。通過植物過濾、根系吸附、離子交換沉淀、微生物分解等多種方式進一步達到對尾水中污染物質濾除的目的。人工濕地和自然濕地區域相互連接，尾水通過塘床交替的方式實現傳遞，不會對自然濕地的生態環境產生干擾和破壞，在自我調節范圍之內實現水體的有效凈化。經過生態工程組合工藝，使深度處理后的污水處理廠尾水排放標準達到地表水質Ⅳ類標準，和生態景觀的中央水系形成直接連接，根據實際情況，進行科學合理的應用。

4.3 泵站工程建設

泵站是污水處理廠尾水進入深度處理的重要場所，泵房形式取決于泵站性質、建設規模、選用的泵性與臺數、進出水管渠的深度與位置、出水壓力與接納泵站出水的條件、施工方法、管理水平以及地形、水文地質情況等諸多因素。值得注意的是，為更好地保證水泵的運行效率和可靠性，一般要增加一套備用潛水泵設備，應對可能發生的突發情況。城市污水處理廠的尾水，一般通過自流管道直接進入到泵坑中，經過潛水泵提升至能流入到生態氧化池中的高度，經過分解處理，達到凈化水質的目的［4］。利用潛水泵，將泵坑中待處理的污水尾水提升至后續反應池的區域內。對污水進行抽水提升，是泵站工程建設的主要目的。

4.4 生態氧化池建設

生態氧化池一般呈橢圓狀，按照其常規的分布位置，要并聯劃分為數格進行垂直式的分流凈化，氧化池內的進水可采取分段折流進水的方式得以實現。城市污水處理廠的尾水，在生態氧化池內停留的時間，必須滿足尾水氧化、硝化等反應的要求，一般以3h為宜。為更好地保證生態氧化池內微生物、植物等和污水尾水中的磷、氮、有機物等充分反應，要在生態氧化池內增加生物膜反應池和氧化塘等結構，最大限度的達到對污染物進行截流、充分氧化的目的。在生物膜反應池的運行過程中，由于污染物的不斷累積，膜的運行阻力會有所增加，技術人員要對污染物進行硝化、反硝化處理，達到脫氮目的，確保更好地完成對城市污水處理廠尾水的深度處理。生物浮島和微生物床填料能更好地保證植被、微生物的吸附生長，生物浮島和微生物床的結構內部有大量空洞，更好地達到對城市污水處理廠尾水進行凈化處理的效果。

4.5 人工濕地建設

人工濕地建設中，用基質填料進行墊底填充，在其中布置大量的碎石、粗砂等作為基礎，不同直徑尺寸砂石顆粒的組合鋪墊，可有效保證人工濕地內部水體、植被和微生物等分布均勻。在人工濕地的規劃設計中，按照人工濕地的建設規模和凈水需求，對獨立進水單元進行劃分，每個單元之間通過PLC控制的方式實現有效連接，實現對人工濕地城市污水處理廠尾水凈化可調節性的目標。經過生物氧化處理后的尾水進入人工濕地后，濕地中的植被、微生物等通過過濾、吸附和分解等達到對城市污水處理廠的尾水進行處理的效果，多個獨立單元可以同時完成，使凈化效率得到有效提升。經人工濕地處理后的尾水會從專門的管道排出，有利于水質檢測裝置對凈化處理的效果進行有效監督。人工濕地中種植的植被類型必須適應當地的氣候條件，不僅考慮植被的景觀效果，還要考慮植被的生態效益，形成良好的生態植物群落，真正達到既治理污水，又美化環境，還維護生物多樣性的效果。挺水植物、沉水植物、漂浮植物綜合配置，建立起更好地水中生態體系。

4.6 自然濕地建設

自然濕地是生態工程組合工藝中最后的一環，充分利用污水處理廠周邊良好的自然環境，達到治理污水的目的。增加人工濕地和自然濕地間塘床的科學設計，實現濕地間水體凈化的交替作業，對城市污水處理廠的尾水進行深度處理具有重要意義。許多城市具備濕地資源，尤其在南方地區，濕地資源更加豐富。由于人為破壞、保護不力等，有的城市濕地資源流失嚴重，對城市的生態環境造成巨大的負面影響。自然濕地系統作為城市污水處理廠尾水凈化的末端系統，設計和技術人員要充分考慮自然濕地對周邊生態環境和基建工程的要求，將自然濕地劃分為一區和二區，分別進行規劃建設，既保證尾水深度凈化處理符合設計要求，又達到修復城市濕地生態和氣候調節的目的。

4.7 處理效果分析

襄汾縣污水處理廠尾水凈化處理工程，通過增加濕地功能區，有效改善了尾水水質，在60畝人工濕地中栽種蘆葦和茭白，建立起良好的生態景觀。在城市污水處理廠尾水深度處理生態工程建設中，組合工藝系統建設發揮著重要作用。在泵站入水點、自然濕地出水點等位置設置專門的水質檢測裝置，通過固定頻率采樣監測的方式，更好地掌握生態工程系統對尾水的凈化效果。該濕地系統中建有二沉池、人工濕地、加氯間、回水池等，三臺潛水提升泵，用二備一。濕地每天可降解404.8kgBOD5。在加氯間設置水質監測裝置，有效測定水體中的余氯量，對控制水體PH值發揮著重要作用，達到三級凈水深度處理后的效果。生化床和人工濕地的組合應用，在治理生態環境中，優勢顯著。生態工程組合工藝系統在實際運行過程中，狀態穩定。自然濕地末端的出水水質良好，達到地表水質Ⅳ類標準的要求，為城市提供了較為穩定、優質的回水水源，實現城市污水處理廠尾水資源有效利用的目標。

5 結語

城市污水處理廠尾水，要經過深度處理后才能夠達到回用水的標準要求。技術人員利用生態工程工藝對污水進處理。首先，通過生態氧化的方式將尾水中的磷、氮等物質進行氧化處理。其次，處理后的污水排放到人工濕地后，依靠微生物氧化分解和植物過濾吸附等，實現對尾水的凈化。在生態工程組合工藝的末端，連接自然濕地系統，達到交替凈化處理的效果，不斷提升城市處理廠治理污水尾水的水平，提高深度處理污水的效率和質量，達到保護污水廠周邊生態環境的目標，實現城市對水資源保護的目標。

參考文獻：

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［3］胡連峰.生態工程組合工藝應用于城市污水處理廠尾水深度處理研究［J］.工程技術研究，2019，4（19）：22-23.

［4］楊峰，曹勛，李冬梅，等.生態工程在尾水深度處理中的應用——以洪澤尾水生態工程為例［J］.四川環境，2019，38（1）：132-139.