| 标题 | 人工湿地处理污水处理厂尾水中试研究 |
| 范文 | 高翔等 摘要：天津市某污水处理厂出水中仍含有大量N、P以及难降解的大分子物质等污染物，计划采用潜流人工湿地系统对污水厂出水进行深度处理，使其达到城市景观用水的标准。利用中试试验模拟潜流人工湿地系统对出水中主要污染物的去除效率，发现：接种微生物的湿地系统对尾水中的悬浮物有较高的去除效率，约为84.7%；悬浮物的去除与基质的吸附和物理沉淀作用有很大关系；接种微生物的湿地系统对尾水中的COD有较好的去除效率，达到44.8%，并且功能微生物的添加提高了对COD的去除能力；接种微生物的湿地系统对氨氮与总氮的去除效率均不理想，分别为12.3%和35.5%；溶解氧的增加有助于氨氮和总氮的去除；接种微生物的湿地系统对总磷的去除率为52.3%，主要依靠基质的吸附和物理沉淀作用。 关键词：人工湿地；降解；基质；砾石；煤渣；功能微生物 中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2014）01-0054-05 目前，作为生命之源的淡水资源正面临污染与短缺的双重威胁，寻求高效的污水净化技术以及合理的污水再生资源化途径是当今研究的热点与重点[1]。污水资源化可有效减少城市淡水资源的消耗，降低污染物的外放量，有利于创建[HJ]可持续发展的城市生态环境，经济和环境效益巨大，并且能从根本上解决城市水资源匮乏的局面，是缺水城市应采取的势在必行的措施[2]。 天津市正建设一座承担某区域内污水收集与处理的污水处理厂，污水主要是以电子厂出水和纺织厂出水为主的工业污水以及生活污水，其中工业出水中含有大量的难降解大分子物质。污水厂的设计标准采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）[5]中的一级A标准，但其出水中仍然含有较多的氮、磷以及难降解的大分子物质等污染物。因此直接排入排污河，将造成区域水资源的大量浪费和污染转移。这种情况下需要对污水厂出水再进行深度处理，降低氮、磷以及难降解物质等污染物的含量，达到景观甚至生活用水的标准。 无论从功能性和经济性考虑，人工湿地系统都是污水深度净化方式的理想选择。王琳娜等[3]利用传统的水平潜流人工湿地处理不同浓度的污水处理厂尾水，结果显示出水能够达到景观回用水水质要求；杨长明等[4]研究组合人工湿地对无锡城北污水处理厂出水尾水中不同有机物的去除效率，结果显示出水基本可以达到国家地表水环境质量标准（GB 38382-2002）[5]Ⅲ或Ⅳ类水标准；文辉等[6]针对污水处理厂尾水氮素高的现象，选用不同固体碳源进行试验，有效地提高了污水硝态氮的去除效率。张丽等[7]采用U型人工湿地处理常州市某度假区污水处理厂的尾水，并选用了不同植物，不仅大大降低了受纳水体的污染负荷，而且因为植物系统与度假区环境相容，产生了一定的景观效果。因此，本试验采用模拟水平潜流人工湿地的中试试验来探究其对污水厂尾水的处理效率。 1 试验设计 1.1 试验地点和污水成分组成 试验地点位于天津市某污水处理厂内，该污水厂主要收集区域45 km2内企业生产排放的工业污水以及居民小区的生活污水，其进水成分较为复杂，污水来源见图1（资料由天津市某污水厂提供）。试验期间的进水指标见表1。 系统对总氮的去除效率见图7，可以看出，接种微生物的湿地系统与未接种微生物的湿地系统在32 d内的平均去除率分别为35.5%和26.3%，提高了近10%，可见功能微生物的接种提高了湿地系统的反硝化能力。已有研究显示[12]，湿地系统对总氮的去除主要依靠微生物的反硝化作用将硝酸盐氮转化为氮气释放到大气中。然而，系统对总氮去除效率依然不如王琳娜[3]等仅通过水平潜流人工湿地对总氮的去除效率（65%～80%）。汤显强等[13]通过研究人工湿地不同填料的去污性能，发现使用砾石作为基质的总氮的去除效率在40%以上。本研究中总氮的去除效率与其他研究不同的主要原因在于进水成分的独特性与氨氮较小的转化率：尾水中的氮素污染主要以氨氮形式存在，如果氨氮的转化效率有限，系统就没有足够的可供反硝化反应的硝酸盐态氮，从而影响总氮的去除效率。生化箱有较高的氨氮去除效率（71.4%），但对总氮在32 d内的平均去除效率仅为26%。陈欣燕等[14]研究表明参与反硝化反应的微生物大部分为异养型兼性厌氧菌，在氧气存在下优先利用氧气作为电子受体，只有在缺氧的条件下才会选择硝酸盐态氮作为电子受体，从而达到总氮的消除。由此可知，系统在曝气阶段为尾水充入了足够的溶解氧，抑制了反硝化反应的进行，这是造成生化箱总氮去除效率低的一个重要原因。 3 结论 （1） 水中悬浮物的去除主要依靠系统内基质的吸附与物理沉淀作用，并且溶解氧的增加有助于悬浮物的去除，与是否接种微生物并无太大的关系。 [JP+2]（2）功能微生物的接种有助于湿地系统对COD的去除，并且溶解氧的增加（对尾水进行曝气）也有利于COD的去除。[JP] （3）溶解氧的增加极大促进了氨氮硝化反应的进行，却抑制了后期反硝化反应的进行，不能对氮素进行彻底的去除，三组系统去除效果均不理想。 （4）系统基质的多少对总磷的去除有着明显的作用，但是基质对磷的吸附并不是永久的，会随着时间的推移，逐渐下降以致平衡。 本试验的不足之处在于，对于系统基质的选择并没有结合最新科技的研发进展，还停留在大众的普通砾石与煤渣上；进水主要为电子厂和纺织厂排出的污水，其成分主要为大分子难降解物质（这也是造成COD去除效率低下的一个原因）；对氨氮与总氮的去除还需考虑怎样调节溶解氧的含量，已达到对氮素污染物的最优去除效率；并且本试验只在试验的后期对基质进行细菌观察，能够确定确实有大量微生物存在，但并没有全程监测细菌的生长情况。这些问题会在以后的试验中进行改善。 参考文献（References）： [1] 李玉鲲，李玉鹏，李明涛.浅谈我国污水处理及污水资源化[J].水资源保护，2004（1）：3-5.（LI Yu-kun，LI Yu-peng，LI Ming-tao.On China's Sewage Treatment and Sewage Resources[J].Water Resources Protection，2004，（1）：3-5.（in Chinese）） [2] 周希阳，李相玺，余泽清.合理利用城市水资源的几种途径[J].亚热带水土保持，2006，18（3）：84-86.（ZHOU Xi-yang，LI Xiang-xi，YU Ze-qing.Rational Utilization of City Water Resources Several Ways[J].Subtropical Soil and Water Conservation，2006，18（3）：84-86.（in Chinese）） [3] 王琳娜，吴若静.水平潜流人工湿地小试系统处理污水厂尾水试验研究[J].环境科学与管理，2008，33（2）：85-88.（WANG Lin-na，WU Ruo-jing.Study on Advanced Treatment of Treated Effluent Using Lab-scale Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetland[J].Environmental Science and Management，2008，33（2）：85-88.（in Chinese）） [4] 杨长明，马锐，山城幸，等.组合人工湿地对污水处理厂尾水中有机物的去除机理研究[J].环境科学学报，2010，30（9）：1804-1810.（YANG Chang-ming，MA Rui，SHAN Cheng-xing，et al.A Pilot-scale Study on Removal Characteristics of Organic Substances in Municipal Sewage Plant Effluent by a Hybrid Constructed Wetland[J].Acta Scientiae Circumstantiae，2010，30（9）：1804-1810.（in Chinese）） [5] GB 3838-2002，地表水环境质量标准[S].（GB 3838-2002，Environmental Quality Standard for Surface Water[S].（in Chinese）） [6] 文辉，陈云峰，高良敏.不同碳源材料用于污水厂尾水生物反硝化碳源的效果研究[J].环境科学学报，2011，31（3）：499-504.（WEN Hui，CHEN Yun-feng，GAO Liang-min.The Effect of Bio-denitrification of Sewage Plant Wastewater Using Different Carbon Source Materials[J].Acta Scientiae Circumstantiae，2011，31（3）：499-504.（in Chinese）） [7] 张丽，朱晓东，邹家庆.人工湿地深度处理城市污水处理厂尾水[J].工业水处理，2008，28（1）：85-87.（ZHANG Li，ZHU Xiao-dong，ZOU Jia-qing.Application of Constructed Wetland to the Advanced Treatment of Effluent in a Municipal Sewage Plant[J].Industrial Water Treatment，2008，28（1）：85-87.（in Chinese）） [8] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.（The Station Environmental Protection Administry Editorial Committee of the Method for Testing Water and Waste Water.The Method for Testing Water and Waste Water（Fourth edition）[M].Beijing ：China Environmental Science Press，2002.（in Chinese）） [9] 张增胜，徐功娣，李方，等.水平潜流人工湿地复合系统净化农村高浊度富营养化水体的研究[J].水处理技术，2009，35（2）：46-49.（ZHANG Zeng-sheng，XU Gong-di，LI Fang，et al.Remediation of Rural High Turbid and Eutrophic Water by Using Sub-surface Horizontal Flow Integrated Constructed Wetlands System[J].Technology of Water Treatment，2009，35（2）：46-49.（in Chinese）） [10] 陈德强， 吴振斌， 成水平，等.不同湿地组合工艺净化污水效果的比较[J].中国给水排水，2003，19（9）：12-15.（CHEN，De-qiang，WU Zhen-bin，CHENG，Shui-ping，et al.Comparison on the Combination System of Different Constructed Wetland Processes for Wastewater Treatment [J].China Water & Wastewater，2003，19（9）：12-15.（in Chinese）） [11] 尹振娟，杨扬，卢建，等.生物法-人工湿地组合工艺对小城镇混合污水氮素去除效果研究[J].生态环境学报，2010，19（5）：1044-1049.（YIN Zhen-juan，YANG yang，LU Jian，et al.Studies on the Effects of the Combined Process of A/BCO-CWfor Treatment of Small Town Mixed Sewage[J].Ecology and Environmental Sciences，2010，19（5）：1044-1049.） [12] 赵联芳，朱伟，赵建.人工湿地处理低碳氮比污染河水时的脱氮机理[J].环境科学学报，2006，26（11）：1821-1827.（ZHAO Lian-fang，ZHU Wei，ZHAO Jian.Nitrogen Removal Mechanism in Constructed Wetland Used for Treating Polluted River Water with Lower Ratio of Carbon to Nitrogen[J].Acta Scientiae Circumstantiae，2006，26（11）：1821-1827.（in Chinese）） [13] 汤显强，李金中，李学菊，等.人工湿地不同填料去污性能比较[J].水处理技术，2007，33（5）：45-48.（TANG Xian-qiang，LI Jin-zhong，LI Xue-ju，et al.Comparison between Performance of Pollutant Removal by Different Packings in Contructed Wetland[J]，Technology of Water Treatment，2007，33（5）：45-48.（in Chinese）） [14] 陈欣燕，程晓如，陈忠正.从微生物学探讨生物除磷脱氮机理[J].中国给水排水，1996，12（5）：32-33.（CHEN Xin-yan，CHENG Xiao-ru，CHEN Zhong-zheng.Explore the Biological Mechanism of Phosphorus and Nitrogen Removal from Microbiology[J]，China Water & Wastewater，1996，12（5）：32-33.（in Chinese）） [15] Pant h K，Reddy K R，Lemon E.Phosphorus Retention Capacity of Rootbed Media of Sub-surface Flow Constructed Wetlands[J].Ecological Engineering，2001，17（4）：345-355. [16] 白晓龙，张宝军，何康林，等.三种填料对生活污水中磷的去除效果研究[J].电力环境保护，2007，23（4）：58-60.（BAI Xiao-long，ZHANG Bao-jun，HE Kang-lin，et al.ComparativeStudy on Phosphorus Removal Efficiency in Sewage for Three Kinds of Fillers[J].Electric Power Environmental Protection，2007，23（4）：58-60.（in Chinese）） [17] Paolo M，Marmiroli M，Maestri E，et al.Application of a Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlandon Treatment of Dairy Parlor Wastewater[J].Bioresource Technology，2003（88）：85-94. [18] WANG N M，WILLIAM J M.A Detailed Ecosystem Model of Phosphorus Dynamics in Created Riparian Wetlands[J].Ecol Eng，2000，126：101-130. [19] 吴振斌，陈辉蓉，贺峰，等.人工湿地系统对污水磷的净化效果[J].水生生物学报，2001，25（1）：28-35.（WU Zhen-bin，CHEN Hui-rong，HE Feng，et al.Primary Studies on the Purification Efficiency of Phosphorus by Means of Constructed Wetland System [J].Acta Hydrobiologica Sinica，2001，25（1）：28-35.（in Chinese）） |
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