ABR-復(fù)合型人工濕地組合工藝處理農(nóng)村生活污水的研究.pdf

1、近年來(lái)，城鎮(zhèn)生活污水大都進(jìn)入了城鎮(zhèn)生活污水處理廠。但是在廣大的農(nóng)村地區(qū)，由于地形地勢(shì)條件復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后、居住分散、污水收集困難等一系列原因，導(dǎo)致與之配套的污水處理基礎(chǔ)設(shè)施不健全，甚至是處于空白地帶。倘若農(nóng)村生活污水未經(jīng)處理便直接排放，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，因而解決農(nóng)村生活污水直排問(wèn)題是一個(gè)迫切的現(xiàn)實(shí)需要。但是，當(dāng)前相對(duì)成熟的污水處理技術(shù)卻不能完全適用于多數(shù)農(nóng)村地區(qū)的現(xiàn)實(shí)狀況。本文基于農(nóng)村生活污水單日排放量較小、污染負(fù)荷較低以及

2、早中晚間歇性排放等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了ABR-復(fù)合型人工濕地組合工藝處理農(nóng)村生活污水。
　　首先，通過(guò)對(duì)無(wú)煙煤、煤渣、生物陶粒、砂巖及頁(yè)巖磚渣五種基質(zhì)填料進(jìn)行吸附除磷性能研究，以掌握影響基質(zhì)發(fā)揮吸附效能的控制性因素及其相關(guān)參數(shù)。其次，構(gòu)建厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）及頁(yè)巖磚渣（YYZZ）、火山巖（HSY）、生物陶粒（SWTL）與無(wú)煙煤（WYM）等四類垂直流人工濕地，然后，通過(guò)調(diào)節(jié)低、中、高三種進(jìn)水污染物負(fù)荷以及控制污染物的水力停留時(shí)間（HR

3、T）來(lái)研究各級(jí)污水處理單元在掛膜期、運(yùn)行期對(duì)于農(nóng)村生活污水的處理效能。最后，搭建表面流人工濕地（SFW）與潛流人工濕地（SSFW）作為農(nóng)村生活污水的二級(jí)處理單元，對(duì)污水再次進(jìn)行深度脫氮除磷處理。其具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　（1）通過(guò)等溫吸附擬合發(fā)現(xiàn)，Langmuir等溫吸附方程適合描述煤渣及生物陶粒，而Freundlich等溫吸附方程適合描述無(wú)煙煤、砂巖及頁(yè)巖磚渣。五種基質(zhì)中煤渣的理論飽和吸附量（Qm）最大，為1212.34 mg/

4、kg，其次是砂巖、無(wú)煙煤與頁(yè)巖磚渣，而生物陶粒的理論飽和吸附量相對(duì)較小，為405 mg/kg。
　　溶液初始濃度、基質(zhì)粒級(jí)與用量、溶液酸堿度、有機(jī)物類型及其濃度和無(wú)機(jī)陰離子等控制因素均會(huì)影響基質(zhì)對(duì)于污水中氮磷元素的吸附去除效果。五種基質(zhì)所吸附磷素量隨著溶液初始濃度遞增而逐漸增大；其中1 mm粒級(jí)的煤渣、生物陶粒頁(yè)巖磚渣及5 mm粒級(jí)的無(wú)煙煤與砂巖吸附磷效果最好；當(dāng)生物陶粒、頁(yè)巖磚渣煤渣、無(wú)煙煤及砂巖的固液比為4 g/50 ml時(shí)，

5、其吸磷效率明顯提高，分別達(dá)到96％、95.6%、95.2%、57%與51%的水平，而繼續(xù)提高固液比，相應(yīng)吸磷率則沒(méi)有明顯變化；溶液pH在5～10范圍遞增時(shí)，對(duì)生物陶粒、砂巖及頁(yè)巖磚渣的吸附除磷無(wú)顯著影響，卻明顯抑制了無(wú)煙煤與煤渣的吸附性能；葡萄糖、腐殖酸、草酸及檸檬酸等有機(jī)質(zhì)抑制了基質(zhì)吸附除磷，且隨著有機(jī)質(zhì)濃度遞增，其抑制效果愈加明顯，但是葡萄糖、草酸及檸檬酸濃度的遞增卻促進(jìn)了砂巖基質(zhì)吸附磷量，凈增量達(dá)到120 mg/kg；NO3-及

6、SO42-等無(wú)機(jī)陰離子對(duì)無(wú)煙煤、煤渣及砂巖吸附除磷性能有一定影響，但Cl-、HCO3-及混合陰離子對(duì)五種基質(zhì)的吸磷率則無(wú)明顯影響。
　?。?）掛膜階段ABR進(jìn)水中COD、TN、NH4+-N、TP分別在137～298 mg/L、12.3～33.5 mg/L、7.3～11.8 mg/L與3.8～14 mg/L的范圍內(nèi)遞增，到第15～20 d時(shí)掛膜成功，即使高負(fù)荷進(jìn)水，其去除率也分別穩(wěn)定在36%、10%、24%、18%；而四類垂直流人工

7、濕地進(jìn)水中 COD、TN、NH4+-N、TP分別在71～180 mg/L、8～30.5 mg/L、6～16 mg/L、4.2～7.8 mg/L的范圍，到掛膜后期，SWTL與HSY對(duì)COD的去除率較好，達(dá)到80%以上，而WYM對(duì)于TN與NH4+-N的去除率則相對(duì)較低，在40%～50%范圍，YYZZ則對(duì)TP的去除率介于其間，在65%上下。
　　調(diào)控研究階段，控制污水在ABR內(nèi)的HRT為8、12、24 h及進(jìn)水中污染物負(fù)荷（低、中、高）

8、，發(fā)現(xiàn)HRT為12h與24h時(shí)，其出水中COD、TN、TP的去除率分別為36%、11%、19%與45%、10%、20%，而出水中NH4+-N含量沒(méi)有減少反而增加，其增加率分別為9.5%與8.6%；另外，隨著進(jìn)水中污染物負(fù)荷遞增其出水中COD、TN、TP的去除率有所下降，最后其平均去除率分別穩(wěn)定在30%、11%、19%，而NH4+-N含量增加率在13.2%～22%的范圍。YYZZ、HSY、SWTL及WYM四類垂直流人工濕地隨著進(jìn)水中污染物

9、負(fù)荷提高，相應(yīng)的污染物去除率有所下降。而即使高污染然負(fù)荷下，四類濕地系統(tǒng)對(duì)COD、TN、NH4+-N、TP的最低去除率也達(dá)到57%、34%、75%、40%，而NO3--N的含量明顯增加，增長(zhǎng)率高達(dá)480%。
　?。?）掛膜階段表面流人工濕地與潛流人工濕地兩級(jí)系統(tǒng)進(jìn)水中 COD、TN、NH4+-N、NO3--N及TP的含量分別處于98～196 mg/L、8.7～31.7 mg/L、4.8～15.7 mg/L、0.5～4.8 mg/L

10、與2.9～5.6 mg/L的區(qū)間。而掛膜后期其出水中污染物所對(duì)應(yīng)的去除率有所下降，但是相應(yīng)的去除率比較穩(wěn)定，波幅較小分別保持在85%、65%、90%、92%及75%上下。
　　調(diào)控研究階段控制污水在濕地內(nèi)的HRT為4、8、12h時(shí)，而當(dāng)HRT為8 h時(shí)，兩級(jí)人工濕地系統(tǒng)對(duì)于COD、TN、NH4+-N、NO3--N及TP的綜合平均去除率分別為87%、98%、68%、98%與92%。另外，進(jìn)水中COD、TN、NH4+-N及TP的含量在