適合分散性農(nóng)村生活污水處理的人工濕地高效能脫氮除磷填料的研究與應(yīng)用.pdf

1、分散性農(nóng)村生活污水以其分散性及在農(nóng)村污水排放總量中的大比例，成為太湖流域農(nóng)村生活污水治理工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）+折流濕地（BFCW）組合工藝具有有機(jī)物去除效果好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行低耗穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)便、可美化環(huán)境等特點(diǎn)，適宜處理太湖流域分散性農(nóng)村生活污水，但其冬季脫氮除磷效果不夠理想，限制了其在太湖沿岸的推廣應(yīng)用。為此，本研究通過(guò)改善濕地填料對(duì)農(nóng)村生活污水中磷素和氮素的吸附截留能力，提升濕地氮磷去除效果及穩(wěn)定性，

2、同時(shí)強(qiáng)化ABR的預(yù)處理，優(yōu)化組合工藝的處理效能，以適應(yīng)更為嚴(yán)格的排放要求。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴高效除磷填料的篩選及改性：綜合填料對(duì)農(nóng)村生活污水磷素和氮素的吸附性能及填料成本，從10種具有較高磷素飽和吸附量的填料中，篩選出鋼渣、沸石和石灰石3種適宜處理分散性生活污水的人工濕地填料，并分別用酸（堿）和鹽對(duì)3種優(yōu)選填料進(jìn)行改性，以增強(qiáng)其吸磷能力。結(jié)果表明，鋼渣、沸石和石灰石分別經(jīng)2mol/L AlCl3、3mol/LNaOH及2

3、mol/L AlCl3和0.5mol/LAlCl3溶液改性后，氮磷吸附性能最佳。填料經(jīng)鋁改性后，氮磷吸附效果普遍優(yōu)于其他改性條件，且 Al-P有利于植物直接吸收利用，含鋁廢水來(lái)源廣泛，故推薦使用鋁改液作為人工濕地填料改性試劑。⑵ABR反應(yīng)器預(yù)處理效能優(yōu)化研究：改進(jìn)構(gòu)型后，ABR截留SS的能力得到增強(qiáng)。ABR處理效能及氨化效果與其水力條件關(guān)系顯著，一定范圍內(nèi)，呈現(xiàn)出HRT越短、有機(jī)容積負(fù)荷（OLR）越高，水力條件越好，效能越好。改進(jìn)型AB

4、R水力停留時(shí)間（HRT）為12h時(shí)，處理效能和氨化效果最佳。⑶不同運(yùn)行條件下BFCW水力效率研究：研究表明，相同水力表面負(fù)荷（HLR）下，填料表面越光滑規(guī)則，粒徑越大，BFCW有效體積比和水力效率越低，這種趨勢(shì)隨著HLR的提升而增強(qiáng)。植物根系導(dǎo)致濕地水力效率降低，濕地填料氮磷吸附能力越強(qiáng)，水力效率下降幅度越低。改性鋼渣濕地以其堿性環(huán)境，水力條件較為穩(wěn)定。⑷BFCW處理效能研究：相同HLR下，填料類型對(duì)BFCW有機(jī)物去除效果無(wú)顯著影響，濕

5、地對(duì)碳氮的去除率基本呈現(xiàn)出隨污染物表面負(fù)荷的增大，先增加后減小的趨勢(shì)，除磷呈現(xiàn)出隨TP表面負(fù)荷的增大而增加的趨勢(shì)。濕地脫氮除磷效能和抗沖擊負(fù)荷能力，與填料吸附沉淀性能正相關(guān)，脫氮方面：改性沸石>沸石>陶粒>改性鋼渣；除磷方面：改性鋼渣>改性沸石>陶粒>沸石。植物的種植增強(qiáng)了濕地的處理效能和抗沖擊負(fù)荷能力，植物濕地夏秋兩季碳氮去除效果相近，秋季除磷效果優(yōu)于夏季，冬季改性沸石濕地脫氮除磷效果未見(jiàn)明顯下降，但出水濃度波動(dòng)加大。當(dāng)HLR≤305

6、 L·m-2·d-1時(shí)，改性沸石濕地出水TN濃度能穩(wěn)定低于5.0mg/L。改性鋼渣濕地脫氮效果與水溫有關(guān)，水溫越高脫氮效果越好，脫氮效果不穩(wěn)定，改性鋼渣未實(shí)現(xiàn)目標(biāo)效果。沸石在實(shí)際應(yīng)用中除磷效果較差，經(jīng)改性后，展現(xiàn)出良好的脫氮除磷效能及穩(wěn)定性，為保證改性沸石濕地出水水質(zhì)長(zhǎng)年穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用中，推薦將改性沸石濕地的HLR設(shè)定在152L·m-2·d-1以下。⑸改性沸石濕地脫氮除磷途徑初步研究及對(duì)照：研究結(jié)果表明，濕地填料對(duì)濕地脫氮除磷的影

7、響大于植物種植的影響，植物的泌氧作用對(duì)濕地脫氮的貢獻(xiàn)大于直接吸收的貢獻(xiàn)。中試運(yùn)行期間，改性沸石濕地氮磷去除量較沸石濕地分別增長(zhǎng)1.8％和1倍多。填料氮素截留能力：改性沸石>沸石>大陶粒>小陶粒；磷素截留能力：改性沸石>小陶粒>沸石>大陶粒。流體粒子易于下向流前端形成優(yōu)先流，故建議在BFCW實(shí)際應(yīng)用中適當(dāng)縮短下向流隔室流向方向的長(zhǎng)度，以0.2~0.3m為宜。改性沸石濕地主要通過(guò)填料的吸附截留作用脫氮除磷，以Ca-P為主要沉淀磷素形式，植物

8、的泌氧和吸收作用有助于穩(wěn)定出水水質(zhì)。濕地前端和后端分別以填料的吸附截留作用和微生物的硝化反硝化作用為主要脫氮途徑。中試試驗(yàn)填料氮磷吸附量遠(yuǎn)高于靜態(tài)試驗(yàn)，改性過(guò)程對(duì)沸石磷素吸附沉淀性能的大幅提升是在多重途徑的協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)的，濕地構(gòu)型和植物根系的影響是造成相同區(qū)域填料氮磷截留量差異的主要原因。填料種類對(duì)植物吸收的影響主要體現(xiàn)在植物的生物增量上，填料氮磷吸附性能越差，植物吸收作用對(duì)濕地脫氮除磷貢獻(xiàn)越大。硝化作用強(qiáng)度的高低是改性沸石濕地脫氮效