农村生活污水脱氮除磷工艺研究-第2页-北极星水处理网

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处理区由隔板横向均匀分隔为3个隔室，各隔室均长0.35 m，其中第1隔室和第3隔室为上向流，第2隔室为下向流.第1隔室水位为0.60 m，后两个隔室以隔板底部暗门相连，水位控制在0.55 m.处理区填料由3层组成，底层铺15 cm厚的鹅卵石，为防堵，第1隔室增厚5 cm;中层为主处理区，分别填充45 cm的沸石或改性沸石，上层铺20 cm的覆土.各隔室中央种植1丛美人蕉，种植密度约为10株˙m-2，4个角落附近各种植1丛菖蒲，种植密度约为38株˙m-2.植物于试验启动前夕种植，均为幼苗.分别于各隔室前后左右及中央附近预埋5根塑料填料采集管，采集管长0.6 m，内径20 mm，沿管壁四周均匀打孔4排，4排孔在截面上呈中心对称，以减轻采集管对湿地水力流态的影响，以硬油料加塞管底，并辅以棉纱布裹住底部，管内填充沸石或改性沸石，并覆土.反应器侧壁面上，沿程各设9个采样点，由内径15 mm的有机玻璃管接出，分别采集运行期间各隔室处理区底部、中部和顶部水样和固体样.

1.2.2 试验运行及方法

本试验研究自2014年4月启动，启动期间控制HLR约为152 mm˙d-1，运行60 d后，两湿地出水水质均趋于稳定.启动完成后，分别控制HLR约为152、230、305和460 mm˙d-1，各阶段历时3周左右，考察不同HLR对两湿地氮磷处理效能的影响. 10月起，始终控制HLR约为152 mm˙d-1时，考察相同HLR下，不同运行时期两湿地氮磷去除效果的波动.

分别于7、10和12月，自9个采样沿程点中，分别挖取一定量的填料，测定沿程各段微生物硝化作用强度，以探究季节变化对微生物硝化反应的影响，各处填料做3个平行.同步测定沿程水样的TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、DO、TP、DTP、IP、COD、SS等指标，以研究湿地污染物沿程去除和存在形式转化.

1月将植物地面部分收割完毕后，分别于两湿地中拔去美人蕉和菖蒲各1整棵，以获取各湿地美人蕉和菖蒲的主根系样品，并估算根系质量.将各湿地美人蕉按花、叶、茎和根，菖蒲按叶、块茎和根分离开来，分别称重.并分别测定两种植物各部分的全磷全氮，各部分分别做3个平行.综合各部分质量和全磷全氮含量估算两湿地植物对氮磷的吸收量.

1月将两湿地预埋的15根填料采集管取出，分别测定每根管上中下3段填料的全磷全氮，并进行截留磷素形态分析，以估算填料对氮磷的截留量及空间分布，研究沸石和改性沸石对磷素的吸附机制和沿程各段磷素吸附形态的区别.

根据填料和植物的全氮全磷及各季微生物的硝化强度，以估算不同湿地中植物、填料和微生物对系统脱氮除磷的贡献率.

经ABR预处理后，NH4+-N成为湿地进水主要氮素形式，占TN浓度的90%以上.湿地沿程DO值均在0.6 mg˙L-1以下，反硝化作用强度远高于硝化作用强度，氧化态氮难以积累，硝化反应成为人工湿地脱氮的限制性步骤.有研究表明，处理NH4+-N废水时，人工湿地TN去除率与硝化作用强度正相关，植物根面和根区硝化作用强度差距不大，经观察本试验中植物根系生长成熟后，在水平方向上分布较为均匀，根系较密集的水平面根系间距基本均在2 cm内，整个水平面基本均属根区，而湿地中微生物基本附着于填料表面，因此本试验以处理层填料的硝化作用强度衡量湿地微生物脱氮强度.

1.2.3 分析方法

水样TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TP、DTP、IP、COD和SS等常规指标均采用国家标准方法.硝化作用强度采用溶液培养法，填料的全磷全氮采用HClO4-H2SO4法，植物的全磷全氮采用H2SO4-H2O2法，无机磷形态分析采用化学试剂浸提分离法.

1.2.4 相关计算公式

湿地氮磷转移去除总量：

湿地植物全氮全磷：

湿地填料氮磷截留量：

湿地微生物硝化作用脱氮量：

式中，M为中试运行期间湿地对污水中氮磷的转移去除总量，g;M1为中试运行期间湿地植物对污水中氮磷的吸收量，包括菖蒲和美人蕉的全氮全磷增量，g;M2为中试运行期间湿地填料对污水中氮磷的截留量，其中，M2N和M2P分别为填料对氮素和磷素的截留量，g;M3为中试运行期间湿地微生物硝化作用脱氮量，g;M0为中试运行期间湿地通过其他方式对污水中氮磷的转移去除量，g. cii为第i天湿地进水氮磷质量浓度，g˙m-3;ci0为第i天出水氮磷质量浓度，g˙m-3;Vi为第i天处理废水体积，m3;n为中试运行天数，d;τ和∂分别为菖蒲和美人蕉的各个器官，菖蒲共3个器官，美人蕉共4个器官;Zτ和Z∂分别为菖蒲和美人蕉各器官单位质量的氮磷含量，g˙kg-1;mτ和m∂分别为菖蒲和美人蕉各器官湿重，kg;Wτ和W∂分别为菖蒲和美人蕉各器官含水率，%;N和P为中试运行结束后单位质量填料的平均全氮全磷量，g˙kg-1;N0和P0为填料全氮全磷背景值，g˙kg-1;Pη为单位质量填料截留的第η种磷素形态质量，填料全磷由有机磷、水溶性磷、Al-P、Fe-P、O-P和Ca-P这6种磷素形态构成，g˙kg-1;ε为中试运行期间经过的各个时期(启动期和夏、秋、冬3季，共4个阶段);rε为某一时期湿地的平均硝化反应强度，g˙(kg˙d)-1;tε为某一时期天数，d;rδ为湿地填料层第δ段平均硝化反应强度，将湿地填料层平均分为前中后和上中下共9段，g˙(kg˙d)-1;ms为湿地填料层填料质量，kg;ρb为湿地填料层填料堆积密度，kg˙m-3;V为湿地填料层体积.

延伸阅读：

【图文】农村污水处理现状及MBR工艺在农村生活污水连片整治中的应用

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原标题：农村生活污水脱氮除磷工艺研究

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