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我国尾水型人工湿地发展现状

北极星水处理网  来源:中国给水排水  作者:魏俊等  2019/2/12 9:29:12  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:尾水 污水处理厂 人工湿地

北极星水处理网讯:导读:污水处理厂尾水水质的提升在水环境质量改善中起到日益重要的作用,而人工湿地具有投资省、运行费用低、景观效果好等优点,对于尾水水质的提升具有良好的应用前景。目前,我国尾水型人工湿地正步入快速应用期。尾水型人工湿地分为塘-表、塘-床、(塘)-床-表、强化预处理型四种常见类型,分析了各种类型工艺的特点,并介绍了实际工程案例。同时,提出了应因地制宜地采用人工湿地工艺类型,从全生命周期的角度考虑湿地的建设和运营,并加强人工湿地建成后的效果评估,以最大化地发挥人工湿地的综合效益。

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作者简介:魏俊(1982-),江西萍乡人,硕士,高级工程师,主要研究方向为水环境治理。

01 尾水概述

1.1 定义及特点

尾水尚无明确定义,可指农田退水、水坝或水力发电厂出水、采矿等工业企业产生的水等,本文所指为污水厂处理后排放的水,具有以下两大特点:

①无法满足《地表水环境质量标准》

尾水具有排放量大且集中的特点,多数尾水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002),达标后往往排入地表水体,而地表水执行《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)。如果将两套标准的指标进行比较,《城镇污水处理厂污染物排放标准》中最严格的一级A排放标准劣于《地表水环境质量标准》中地表V类水质标准,用通俗的话来讲就是,达标排放的尾水仍是劣Ⅴ类水。

②不能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》

由于我国一直以来重厂轻网,导致出现雨污管网分流不彻底、管道病害等问题,加上城市管理水平低等原因,使得我国城镇污水处理厂进水往往存在有机负荷较低、SS/BOD5比值高、BOD5/TN比值低等特点,很大程度上限制了生化反应特别是反硝化过程的进行,从而对出水水质造成不利影响。此外,在经济发达省份,城镇污水处理厂进水中工业废水的比例较高,以浙江省为例,工业废水水量的占比平均达30%以上,使得污水厂进水BOD5/COD低,可生化性差,工业废水中的油脂等物质会影响生化处理效果和感观效果,难生物降解且具有生物毒性的物质(如重金属)容易穿透整个污水处理流程,导致尾水水质不能稳定达标。

1.2 处理工艺

从尾水稳定达标排放和地表水环境改善两方面来看,污水处理厂提标改造工作势在必行,需要对尾水进行进一步处理,尤其在河湖水质敏感、河道生态基流严重不足的区域,对尾水实施提标已成为改善水环境质量、保障水生态系统的重要举措。

污水处理厂的提标改造可分为原位提升和异位新增两大类。

①原位提升

即对原主体工艺进行改造、革新,如改良运营、优化参数、添加药剂、强化生化处理,还包括对附属工艺的改造,如污泥处置、隔音、除臭等;以及对电气、自控设备等进行升级。

②异位新增

即在原主体工艺后串联新增处理设施,包括以物理化学法(如混凝沉淀、高级氧化、过滤等)为核心,以生物法(如生物接触氧化法、曝气生物滤池等)为核心,以膜分离技术(如超滤、纳滤、反渗透等)为核心和以人工湿地系统(如垂直流、水平流、表面流等)为核心的四种主流处理工艺。其中,以人工湿地系统为核心的工艺作为一项新型的生态污水处理技术,具有处理效果较好、基建投资及运行费用低、运行维护简单、景观性强等优点,得到了广泛的应用。

02 人工湿地的应用及发展

狭义上的人工湿地,根据《人工湿地污水处理工程技术规范》(HJ2005—2010)中的定义,主要指用人工筑成水池或沟槽,底面铺设防渗漏隔水层,充填一定深度的基质层,种植水生植物,利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化的系统。

建造于1903年英国约克郡Earby的人工湿地被认为是世界上第一个用于污水处理的人工湿地系统,迄今已有百年历史。至此开始,全球的科研工作者和工程技术人员开展了大量的人工湿地研究和实际工程应用。与西方国家相比,我国对人工湿地系统的研究与应用起步较晚,研究起始于20世纪80年代中期,自此之后人工湿地在我国的发展以2004年为界主要可以分为两个阶段:

①研究及探索应用阶段(1987年—2004年),1987年我国第一个人工湿地污水处理系统建成,该系统为占地6hm2、处理规模达1400m3/d的芦苇床湿地工程,标志着我国应用人工湿地进行污水处理的开始;1990年,以我国第一座实用型人工湿地处理系统——深圳白泥坑湿地建成为标志,人工湿地建设进入实际应用阶段。

②快速发展阶段(2004年—至今):复合垂直流人工湿地系统在武汉市汉阳-蔡甸区三角湖的成功应用标志了我国人工湿地技术发展进入新阶段。该阶段人工湿地得到了快速发展,2009年住建部颁布了《人工湿地污水处理技术导则》(RISN-TG006—2009)、2010年环保部颁布了《人工湿地污水处理工程技术规范》(HJ2005—2010)等。

据不完全统计,1990年—2015年间我国建成的人工湿地共有791个,其中有541个人工湿地已明确建设年限,由此统计出我国人工湿地的年变化情况如图1所示。

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03 尾水人工湿地的应用及发展

3.1 应用类型

经过30余年的发展,人工湿地系统在我国得到广泛应用,应用领域包括处理生活污水和工业废水、控制农业面源污染以及改善饮用水源水质等方面,其中尾水深度处理已成为重要的发展方向之一。

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3.2 工艺流派

尾水人工湿地处理单元主要有强化预处理单元、稳定塘、潜流湿地、表流湿地四种。除强化预处理单元外,其他三种工艺单元习惯上简称为塘、床、表,将这几种工艺单元进行组合,可形成四种常用的工艺流程。

①塘–表组合工艺

主要以塘系统和表流湿地作为工艺单元,稳定塘常采用植物氧化塘,塘深形成兼氧环境,通过种植浮水、浮叶植物或设置浮床种植挺水植物等形式,同时起到助凝沉淀、吸收氮磷等作用。由于氧化塘、表流湿地总体属于低效率、低负荷的处理单元,故一般占地面积较大,同时,由于没有强化预处理单元和潜流湿地单元,易于根据场地基底、水深、水生植物的变化,划分不同功能区,创造不同的生境,形成良好的自然生态景观环境。作为塘-表组合工艺的特殊类型,也有将各单元池体修建成钢筋混凝土形式,以强化其污染物去除效果,可将其归类为强化型塘–表工艺。

延伸阅读:

浙江省城镇污水处理厂尾水人工湿地深度提标研究

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