波形潜流湿地处理低浓度生活污水.pdf

波形潜流湿地处理低浓度生活污水 ＊ 曾祥英 武汉市政工程设计研究院有限责任公司, 湖北 430074 章北平 孙高升 华中科技大学环境科学与工程学院, 湖北 武汉 430074 摘要 本文主要研究不同水力负荷条件下, 波形潜流人工湿地对低浓度生活污水中有机物、氮和磷的去除效果及其影 响因素。低、中、高水力负荷分别为 0. 2、0. 4、0. 8 m3 m2d , 处理低浓度生活污水试验研究表明 水力负荷对 CODCr和 TP 的去除率有一定的影响, 都是随着水力负荷的增大而下降; 对 NH3-N 和TN 的去除效果几乎没有影响。 关键词 波形潜流湿地 生活污水 水力负荷 ＊国家“十五”“ 863” 课题城市污水生物 生态处理技术与示范 2003AA601110 1 试验湿地床的设计与基质级配 波形潜流人工湿地的构造特点是 在人工湿地内 沿水力流向有规则地设置多层导流隔板 ,将传统水平 潜流人工湿地的水流条件加以改进 ,使之分隔成若干 个串联的下行-上行波形流 ,以波形流态取代水平流 态,污水上下交替地分别流经下向流区 、 上向流区 、 下 向流区,使被处理的污水在人工湿地内沿垂直方向上 呈上下折返流动 ,多次经过湿地内部具有不同处理特 性的构造层 ,与湿地系统的上层、中层和下层的微生 物、 根系和基质充分接触 ,充分发挥湿地系统降解污 染物的能力,增加了污水在湿地里的水力停留时间, 并提高有效床容 ,有机物逐渐得到降解 。在整体流程 中,液体以较慢的速度水平流动,近似于推流式流态。 波形潜流人工湿地长1 000 mm , 宽 200 mm , 高 650 mm 见图 1 。从右至左 , 依次为进水区、反应区 和沉淀出水区, 长度分别为 100、 800 mm 和100 mm ,反 应区中间设置一面 580 mm 高的隔墙 。 基质在湿地的构建中占有最大体积 ,是人工湿地 与自然湿地的主要区别 。本研究中的波形潜流湿地 基质级配为 ①进水区基质,全为 30～ 50 mm 的砾石; ② 反应区基质厚为 600 mm 共分 4 层 ,粒径 0 ～ 5 mm 厚150 mm ; 粒径5～ 10 mm 厚 50 mm 的圆柱形酶促填 料; 粒径为 10～ 30 mm 的砾石厚 200 mm ; 粒径为 30～ 50 mm 的砾石厚 200 mm; ③沉淀区无填料。 本研究 采用芦苇作为水生植物。 2 试验结果与分析 本试验控制在室温下进行 ,低 、 中、高水力负荷分 别为 0. 2、0. 4、0. 8 m 3 m2d , 污水取自城市污水管 图 1 波形潜流人工湿地设计俯视图 网中未经处理的典型生活污水 ,水质见表 1。 表 1 水质指标mg L CODCr TNTP NH3-N 150～ 20020～ 301 . 5～ 2. 015～ 20 2. 1 CODCr的去除效果 在不同水力负荷条件下, 波形潜流湿地对低浓度 生活污水中 CODCr的去除效果详见图 2。 图 2 低、 中、高水力负荷时 CODCr的去除效果 从图 2可以看出 ,不同水力负荷对 CODCr的去除 率有一定影响 ,CODCr的去除率随着水力负荷的减小 而提高。主要是因为随着水力负荷的减小,污水在湿 地床中的HRT 增加,也即增加了污水与填料的接触时 间,使污水中的有机物能更充分被填料上的微生物吸 附、 吸收,然后通过生物代谢降解过程而被分解去除。 2. 2 TP 的去除效果 在不同水力负荷条件下, 波形潜流湿地对低浓度 26 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 生活污水中TP 的去除效果见图 3。 图 3 低、中、高水力负荷时 TP 的去除效果 从图 3 可看出, 湿地对 TP 的去除效果不是很稳 定,平均去除率也是随着水力负荷的减小而增加, 水 力负荷 0. 2m 3 m2 d 时TP 的去除率最高,平均去除率 为31. 7,水力负荷 0 . 4 m 3 m2d 时对 TP 的去除率次 之,平均去除率为 23. 6,水力负荷0. 8 m 3 m2d 时对 TP 的去除率最小,平均去除率为 15. 3。 试验结果表明, 湿地对TP 对去除效果不理想,与 湿地未栽种水生植物有关, 分析其原因 湿地床内部 的厌氧环境造成的 。湿地床内部的氧主要通过植物 的光合作用、 进水挟带以及水面的复氧作用而获得, 由试验植被的产氧量不多 ,使整个湿地床体始终被污 水浸泡着 ,表面复氧效果较差 。随着微生物对有机物 的代谢水体中的溶解氧浓度急剧下降 。经湿地床内 污水的 DO 在 0. 1～ 0. 4 mg L ,出水 DO 在0. 1 mg L 左 右,大大低于普通人工湿地出水的 2 mg L 的溶解氧。 因湿地床内的厌氧环境, 使聚磷菌摄磷效果不强, 降 低了湿地系统对磷的去除率。 2. 3 氮的去除效果 2. 3. 1 对 NH3-N 的去除效果 在不同水力负荷条件下, 波形潜流湿地对低浓度 生活污水中NH3-N 的去除效果详见图 4。 图4 低、中、高水力负荷时NH3-N 的去除效果 从图 4 可看出 ,湿地在不同水力负荷下对NH3- N 的去除率都较低, 水力负荷为 0. 2 m 3 m2d 时较水 力负荷为 0. 4 m 3 m2d 和 0. 8 m3 m2 d 时去除率 稍高 ,在低 、 中、高3 种水力负荷下对NH3-N 的平均去 除率依次为 15. 9、 11. 7和9. 9。 湿地对污水中NH3- N 的去除效果由氨化作用和 硝化作用共同决定 。其中氨化作用无论在好氧还是 厌氧条件下都能进行 ,只是作用的微生物种类不同, 且反应速度都很快, 这说明在低、 中 、 高 3 种水力负荷 条件下,氨化作用都已完成, 湿地系统对 NH3-N 去除 率都较低是由于湿地内部的硝化作用受到抑制。影 响湿地内部硝化反应的环境因素如下 ①pH 值 床体 内部的 pH 值在 6. 3 ～ 6. 8 之间 ,最佳 pH 值在 7. 7 左 右,床体内部的 pH 值偏低使得亚硝酸细菌和硝酸细 菌的活性急剧下降, 降低了硝化反应的速度。 ② 温度 的影响 其硝化速度约为湿地最佳温度时的 30～ 50,故本研究的温度较低对反应有一定的抑制作 用。 ③ DO 的影响 为保证硝化反应的速度,溶解氧浓 度应维持在 2～ 3 mg L , 而试验湿地床由于复氧效果 差,内部的溶解氧浓度仅为 0. 1～ 0. 4 mg L, 抑制了硝 化反应的进行。 2. 3. 2 对 TN 的去除效果 在不同水力负荷条件下, 波形潜流湿地对低浓度 生活污水中 TN 的去除效果详见图5 。 图5 低、中、高水力负荷时TN 的去除效果 从图5可看出,湿地对TN 的去除效果与NH3-N类 似,在不同水力负荷下对 TN 的去除率都较低,且水力 负荷为 0 . 2m 3 m2d 时较水力负荷 0. 4 m3 m2d 和 0. 8 m 3 m2d 时去除率稍高, 在低 、 中、高3 种水力负 荷下对 TN 的平均去除率依次为 15. 0、9. 48和 9. 45。 湿地系统对 TN 的去除依次需经氨化作用 、 硝化 作用及反硝化作用, 前述已分析本研究湿地系统的氨 化和硝化作用, 现讨论其反硝化作用 。 影响湿地内部反硝化反应的主要环境因素为 pH 值、 温度、 有机碳源和溶解氧 。 ①pH 值的影响 湿地 运行过程中 ,床体内部的 pH 值在 6. 3 ～ 6. 8 之间, 基 本上在反硝化过程最适宜的 pH 值6. 5～ 7. 5范围内, 27 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 这说明本研究中 pH 值对反硝化过程抑制作用较小。 ② 温度的影响 反硝化最佳温度是 20～ 35 ℃, 湿地运 行过程中, 床内平均温度约为 12～ 18 ℃,对反硝化速 度有一定的抑制 。 ③有机碳源的影响 反硝化菌为异 养型兼性厌氧菌 ,在反硝化过程中需要有充足的有机 碳源作为保证, 而试验湿地的进水是经稀释的低浓度 生活污水, 其中有机物浓度较低, 使反硝化反应由于 受到碳源的控制 ,抑制了反硝化反应。 ④ DO 的影响 大多数反硝化细菌是异养型兼性厌氧细菌,故本研究 湿地床系统,DO 较低 ,但不会抑制反硝化反应 。 由上可知, 湿地床内部的温度偏低和进水中所含 的有机碳源不足会在一定程度上影响湿地系统的反 硝化速率 ,从而降低了湿地系统对 TN 的去除率 。 另外 ,本研究湿地除反硝化作用受到一定程度的 抑制, 硝化作用没有充分进行外, 不能产生大量反硝 化作用底物硝酸盐 ,为反硝化作用打下基础 ,使得硝 化 -反硝化脱氮途径不畅通也是其对 TN 去除率较差 的一个重要原因 。 3 结论 1 湿地系统对 CODCr的去除率随着水力负荷的 减小而提高 ,主要是因为随着水力负荷的降低, 污水 在湿地床中的 HRT 增加,增加了污水与填料的接触时 间,使污水中的有机物能更充分被填料上的微生物吸 附、 吸收,然后通过生物代谢降解过程而被分解去除。 2 波形潜流湿地在低 、 中、高水力负荷下对低浓 度生活污水中的 TP 去除率不高, 去除率随着水力负 荷的减小而增加 ,平均去除率依次为 31. 7 、 23. 6、 15. 3。湿地对 TP 的去除效果不理想, 与湿地床内 部厌氧环境有关 。 3 波形潜流湿地在低 、中 、高水力负荷下对 NH3-N 的去除率都较低, 平均去除率依次为 15. 9、 11. 7 和 9. 9。湿地系统对 NH3-N 的去除效果较 差,主要是由于湿地床内部的 pH 值 、温度和溶解氧 浓度都偏低 ,抑制了硝化反应的进行, 造成湿地系统 对NH3- N 去除率不高。 4 波形潜流湿地对 TN 的去除效果与 NH3-N 有 点相似 ,在低、 中 、 高 3 种水力负荷下对 TN 的平均去 除率依次为 15. 0、9. 48和 9. 45。湿地对 TN 的 去除效率偏低, 除了与湿地床内部温度偏低和有机碳 源不足使反硝化反应受到一定程度抑制有关,NH3- N 没有得到充分的硝化也是一个重要原因 。 参考文献 [ 1] 邬扬善. 城市污水处理发展近况和问题. 给水排水, 1995, 12 . 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SBR 法污水处理与回用技术. 北京 化学工业出版社, 2003. 作者通讯处 曾祥英 430074 武汉市政工程设计研究有限责任 公司 电话 027 61234541, 62167008 E -mail gibbon163. com 2005- 11-30 收稿 简讯 为了总结和交流近年来中国水污染防治与废水资源化领域的研究及应用成果, 促进和提高我国水污染防治与废水资源 化的技术水平, 中国环境科学学会环境工程分会和环境工程编辑部在连续召开五届本领域研讨会的基础上, 于 2006 年 8 月 2 日～ 5 日在广西桂林市召开“2006 第六届 中国水污染防治与废水资源化技术研讨会” 。 同时与桂林工学院合作, 以保护漓江生 态环境为主题, 召开了“ 第二届漓江生态环境保护论坛”。 广西壮族自治区环保局副局长程志宏、广西桂林市副市长陈建军、桂林 市环保局副局长廖业桂、桂林工学院党委书记阳国亮等领导同志出席了会议, 多家新闻媒体对本次大会特别关注, 也派记者出席 了会议, 桂林市电视台当日新闻对大会作了报道。 参加大会的代表有来自全国高等院校及科研院所从事环境保护、市政管理方 面的专家学者, 也有来自环保企业的代表。 开幕式由翁仲颖秘书长主持, 自治区环保局程志宏副局长、陈建军副市长、桂林工学院党委书记阳国亮等领导同志分别做了 重要讲话, 并与代表合影留念。 研讨会由翁仲颖秘书长和桂林工学院解庆林教授主持, 代表们分别对我国目前水污染防治与废水资源化领域中的研究及应 用成果进行交流, 会场气氛热烈。 特别是一些长期从事漓江环境保护工作的老同志, 不顾天气炎热, 年高体弱, 也精神饱满地参 加大会并积极要求大会发言。 会议结束后, 一些来自大专院校的老师们还兴致勃勃地参观了桂林工学院, 大家对学院的校园管理, 特别是对资源与环境学 院的实验室建设给予高度评价。 代表们纷纷表示, 参加大会很有收获, 希望今后能经常举办此类大会。 高俊报道 28 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 Abstract Characteristics of anaerobic -aerobic biological filter AABFwere studied to treat municipal wastewater in a pilot scale experiment. The experimental results showed that AABF had high efficiencies to remove organic pollutants, such as CODCr, SS and NH 4-N in municipalwatewater. The removel rates of CODCr, SS and NH 4-N are over 90, 80 and 75 respectively, when influent CODCr, SS and NH 4-N are 234 mg L, 112mg L and 56 mg L, hydraulic retention time is 8 h, and aerated intensity is in the range of 0 . 5～ 0. 6 L m 2s . Keywords anaerobic -aerobic biological filter AABF, municipal wastewater and bio -film USINGCORRUGATEDUNDERFLOWWETLANDTOTREATLOWCONCENTRATION DOMESTIC WASTEWATERZeng Xiangying Zhang Beiping Sun Gaosheng 26 Abstract It was studied the removal effect of organisms, N and P in domestic wastewater by a corrugated underflow wetland subjected to different hydraulic loadings. The low, medium and high hydraulic loadings were 0. 2 m3 m2d, 0. 4 m3 m2d and 0. 8 m3 m2d respectively. The results showed that hydraulic loading had a certain effect on the removal rate of CODCrand TP, i. e. the removal rate was decreased with increase in hydraulic loading; it almost had no effect on the removal rate of NH3-N and TN. Keywords corrugated underflow wetland, domestic sewage and hydraulic loading THE FEASIBILITY STUDY OFELECTRO-COAGULATION FOR PRETREATING LEACHATEYang Jidong ZhaoYongsheng Zhao Xiaobo 29 Abstract A study of pretreatment of leachate by electro -coagulation was carried out. Using Fe anode and stainless steel cathode, electrode spacing was 1. 5 cm, current intensity was 50 mA cm2and electrolytic time was 90minutes without adding electrolyte. The removal rates of CODCrand NH 4reached 57. 6 and 40. 1 respectively, the BOD5 CODCrratio was improved from 0. 15 to 0. 32. So this reached a good pretreatment effect. Keywords leachate, pretreat, eletro -coagulation and biochemical degradability TREATMENT OF DOMESTIC WASTEWATER REUSE AND CLEANING OF MEMBRANT BY SMBRDong Lijing Xu Gaotian Tang Fanmin 31 Abstract CASS cyclic activated sludge systemprocess and membrane filtration were combined to be a SMBR submerged membrane bioreactor. The study was onfeasibility of this SMBR usedinreclamation of domesticwastewater. The fitting operation conditionwasdetermined as HRT4 h, dissolved oxygen DOabout 4 mg L, temperature was controlled at 23～ 27 ℃, pH6. 5～ 8. 0. Under the conditions, disposal impacts to actual domestic wastewater were studied. At the same time, the of the membrane cleaning was also studied. Keywords SMBR, ultrafiltration membrane and cleaning of membrane ANALYSIS OF PARAMETER OF PLASMA DESULFURIZING TECHNOLOGY Yi Chengwu Lu Congxiang Xu Wei et al 34 Abstract SO2is removed from the simulated gas streams using non -thermal plasma which can be ed by the strong ionization discharge of dielectric barrier. The influence of these factors on desulfurization rate was analyzed. The multiple linear regression model was founded and the significance level of these influence variableswas analyzed by the of simple regression orthogonal design, the quantitative rule of experiment target and single variable is concluded. it was also found out the condition association of the optimum experiment conditions by optimization of the model. Keywords non -thermal plasma, dielectric barrier discharge, simple regression orthogonal design and desulfurization DEDUSTING RE OF SINTERING MACHINE FOR CHUXIONG DESHENG IRON AND STEEL COMPANYYang Lifang Zhang Zhiling Xu Xiaojun 38 Abstract It is introduced some technical and design problems of three -electrodes electrostatic dust catchers, which have been used in the dust -removing of the end of 19 . 6 m2sintering machine used for Chuxiong Desheng Iron andSteel Company. By analysis and summarization of use effect, it is indicated that in the case of designing parameter is suitable, the effect of dust-removing of sintering smoke is better. These potential problems of experiences and operation also provide a reference for some plants that will design sintering machines. Keywords sintering, dust -removing, treatment of flue gas, electrostatic dust catcher, sintering flue gas, re of purifying systems, electrostatic dust catcher of three -electrode and running analysis OPTIMIZATION DESIGN OF COLLECTION OF ACID MIST FOR LONG PICKLING TANK Qi Meifu Liu Yamin 42 Abstract Blowing and absorbing hood is usually used for collecting acid mist in storage battery and short pickling tanks. The blowing and absorbing hood is used for a long pickling tank, whose length is more than 10 meters. The common design s for pickling tanks were analysed, and a long pickling tank 14 mwas designed. It is proved that the analysis and parameters are correct. Keywords long acid -washed flume, collection of acid mist, blowing absorbing hood and absorb breeze evenly 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 5,Oct. , 2006