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因此,本项目所研究的工艺不是将传统的生物处理与生态方法的简单组合,而是在充分考虑农村特色的前提下,尽量简化传统生物处理工艺、优化和开发水生蔬菜型人工湿地的生态方法,并根据各自的特长合理分工各段工艺的去除对象,进行优化组合,最终达到了简单、简便、有效处理农村污水的目的。本课题拟揭示该技术的净水机理,研究其合理工艺流程和实用工艺参数,解决该工艺从设想走向实际应用所要解决的问题,不仅具有重要的科学意义,而且具有广泛的应用前景。
4 试验研究与示范工程成果介绍
4.1示范工程规模与构造
在位于太湖湖滨的宜兴市大浦镇林庄村,建设了规模为10 m3/d的生物生态组合工艺处理生活污水的示范工程。
污水经过收集管网首先进入厌氧池。厌氧池的水力停留时间为30h。用一台自吸式水泵将水从调节池提升至4m高的微型水箱中,水从水箱中逐级跌落至氧化池;
接触氧化池由五个单池串联而成,总体积为1.4 m3,池内混合装填弹性填料和组合填料(1:1的比例),利用池与池之间的高度差,使水在跌落的过程中与空气接触进行充氧。为了提高污水的分散程度及与空气的接触时间,跌水板设为两级,其中第二级跌水挡板高度可调。出水采用三角堰。考虑到第一级池有机负荷比较大,取跌水高度为1.3m,,其余四池每池跌水高度为0.5m。
人工湿地采用潜流式,平面尺寸为1.5m×7m,水力负荷略小于1m3/m2,池底坡度为0.5%,有效高度取0.75m。沿程共分四格,中间用隔墙隔开,如图2示。池内从底部向上依次填充40cm碎砖,30cm碎石,5cm细砂,上面种植芦苇、空心菜,表面有2~4cm的水深。
4.2水处理效果评价
4.2.1COD的去除效果
在整个运行期间,进水COD浓度波动较大,在494mg/L与62mg/L之间变化,但出水相对稳定,基本稳定在20~40mg/L之间,可以稳定达到一级A标准(GB18918-2002),如图3所示。因为本工艺为厌氧-好氧组合工艺,前置厌氧池能通过厌氧发酵将大部分的COD去除;随后流经接触氧化池,借助填料上的微生物对有机物进行降解;最后利用人工湿地中微生物的降解使有机物浓度进一步得到降低。夏季时温度较高,微生物活性较强,工艺对COD的平均去除率可达80%以上;虽然秋季时温度有所降低,导致微生物的活性降低,但对COD的平均去除率仍维持在较高的水平,整套装置在运行过程中一直保持较稳定的COD去除效果。
4.2.2 TP的去除效果
由于太湖富营养化控制得需要,除磷是试验中的一项重要内容。装置运行期间,TP进水浓度虽相对较低但变化幅度较大(0.8mg/L~2.6mg/L),出水水质却相对较稳定,TP的出水浓度大部分都保持在0.5mg/L以内,平均为0.36mg/L,如图4所示。人工湿地对磷的去除作用在整个系统中占很大的比重,其主要利用介质的截留吸附以及植物吸收、微生物作用来完成对磷的去除。由于宜兴盛产紫砂壶,其废弃模具的主要成分是石膏,将废弃模具加以利用,投加入湿地中,显著的提高了湿地的除磷效率。
4.2.3 TN的去除效果
2005年6月份装填生物接触氧化池填料后,取了宜兴市某污水处理厂曝气池内的活性污泥,稀释后加入接触氧化池内,经过近一个月的时间,硝化生物膜培养成功。如图5所示,在驯化初期,总氮去除率只有20%~30%;经过驯化后,硝化菌逐渐的发挥作用,从而去除率有所上升;到了8月份,气温逐渐升高,硝化菌活性也随之增强,加上湿地中生长旺盛的芦苇和空心菜的吸收作用,工艺对TN保持很高的去除率,平均达到83.19%,且TN出水一直保持在2mg/l左右。然而到了10月份,随着温度的降低,细菌的活性也有所降低,且湿地中植物开始枯萎,导致总氮去除效果有所下降。因此,为了使系统在秋冬季仍能对TN保持较高的去除率,有必要对接触氧化池进行保温处理,来提高系统冬季对氮的去除效果。
5 结束语
通过对“厌氧+跌水充氧接触氧化+人工湿地”组合工艺的试验研究,得出下列结论:
1)本工艺采用厌氧预处理先有效降低有机污染物浓度,然后采用多级跌水充氧接触氧化法,利用水流的重力作用自然充氧,充氧效果能够满足接触氧化池内微生物生长的需要,既省去了曝气所需的鼓风机动力消耗,又不需专门维护,满足农村低技术维护的要求。
2)采用“厌氧+跌水充氧接触氧化+人工湿地”组合工艺,对分散的农村地区生活污水有较好的处理效果,对COD、TP、TN的平均去除效率可达80%、73.5%、83.19%,出水平均浓度为37.88mg/l、0.36mg/l、5.28mg/l,均能达到甚至优于城镇污水处理厂污染物排放的一级A类标准(GB18918-2002)。
3)主要经济指标:设施建设费1500元/m3,运行费0.10元/m3。
“厌氧+跌水充氧接触氧化+人工湿地”组合工艺是一种生物与生态处理相结合的新型组合工艺,通过厌氧过程和跌水充氧接触氧化的好氧过程,完成有机物的降解及部分脱氮,然后利用复合流潜流式人工湿地进去除氮、磷,并进一步提高有机污染物去除效果,人工湿地属于污染净化型农业,不改变土地使用性质,充分利用了宝贵的氮磷资源生产有经济价值的水生蔬菜,在环境保护的同时还能产生可观的经济效益。本项技术十分适合在我国南方广大农村使用。
参考文献
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