復合人工濕地處理生活污水的效果

安徽農業(yè)科學(xué),Jourmal of Anhui Agni. Sci. 2011 ,39(30) :18616 - 18617 ,18683責任編輯鄭丹丹責任校對況玲玲復合人工濕地處理生活污水的效果薛宇',趙軍”,李曉東”*(1.遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)10036;2.遼寧省環(huán)境科學(xué)研究院,遼寧沈陽(yáng)10031)摘要[目的]對濕地污水處理技術(shù)的工藝參教進(jìn)行改進(jìn)和系統優(yōu)化。[方法]通過(guò)改變傳統間歇進(jìn)水對人工濕地增氧的方式,將兩個(gè)垂直流人工濕地串聯(lián),在好氧濕地內增加曝氣供氧,使好氧濕地內溶解氧保持在3 ~4 mg/L,從回流比角度出發(fā),考察了不同回流比(0、1:1、2:13:1.5:1)對復合人工強化濕地處理效果的影響。[結果]復合垂直流人工濕地對COD、NH,-N、TN的去除效果均可達到污水排放一級A的標準，其中不同回流比對TN的去除影響效果很大,當回流比達到2:1時(shí),去除效果最好,去除率可達82. 5% ;但試驗裝置對IP的去除效果較差,可從濕地基質(zhì)選材的角度考慮,選取吸附能力較強的填料作為濕地基質(zhì),加強對污水中磷的去除效果。[結論]垂直流人工濕地對生活污水的處理有較好的應用前景。關(guān)鍵詞人工濕地;回流比;曝氣中圖分類(lèi)號X703.1 文獻標識碼 A文章編號0517 66112011)30- 18616 -02Research on the Wastewater Treatment in Artifncial Construction WetlandXUE Yuet al (Department of Environmental Science ,Liaoning University ,Shenyang,Liaoning 110036)Abstract [ Objective] The technical parameter in the system of the wastewalter treatmnent in arificial construction wetland was improved for itsoptimization. [ Method] The way of the oxygen- adding through the traditional method of intermittent waterinltting was improved with the hangthrough the wetland oxygen on the series of two vrical-lowing wetlands. The content of dissolved oxygen within the aerobic wetland remained inthe range of 3 -4 mg/L by means of the technique of aerating oxygen. The elect of difterent recirculation ratios(0, 1:1,2:1,3:1 or5:1) onthe treatment of arifcial construction wetland was studied. [Result ] The removal eficiency on COD, NH,-N and TN in the verical-Aowing wet-and the best removal eficiency(82. 5%) on TN was at the recirculation ratio of 2:1. However, the efect of the experimental installation on TPremoval was bad, thus , in order to improve the TP removal eficiency, the matrix material with stronger ability in absorption could be adopted inthe construction of wetland. [ Conclusion ] The construction of vertical-lowing wetland had good application prospect in the wastewater treatment.Key words Artificia wetland; Recirculation ratio; Aerating oxygen人工濕地處理系統源于對自然濕地的模擬，它利用自然池尺寸為0.5 mx0.5 mx1.0 m,池內裝填礫石作為基質(zhì)。生態(tài)系統中植物、基質(zhì)和微生物=者的協(xié)同作用來(lái)實(shí)現水質(zhì)兩池上部由兩個(gè)出水口相連通“1。采用UPVC管在上行流的凈化作用。濕地系統由土壤和按-定級別充填的基質(zhì)或池底部和下行流池表面進(jìn)水管均勻進(jìn)水布水,最終從下行流填料(如礫石等)組成,并在床表面種植植物(如蘆葦等)而好氧濕地底部出水至清水池內。水流方向為上行流至下行構成-一個(gè)獨特的動(dòng)植物生態(tài)系統。當水通過(guò)人工濕地處理流。在好氧人工濕地池底部增加曝氣管,曝氣管用紗網(wǎng)包系統時(shí),通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物裹,防止堵塞,曝氣量由氣體流量計控制,使得池內溶解氧保分解等作用,使水質(zhì)得到凈化"。與傳統的污水二級生化處持在維持好氧微生物正常代謝的范圍內。理T.藝相比,人工濕地污水處理技術(shù)具有凈化效果好、去除1.2試驗用水供試水采用模擬廢水。進(jìn)水以葡萄糖、氮磷能力強、工藝設備簡(jiǎn)單、運行維護管理方便能耗低、生NH,Cl為主配制,作為碳源和氮源,并根據不同階段的需要態(tài)環(huán)境效益顯著(zhù)并美化環(huán)境、可實(shí)現廢水的資源化等特調整進(jìn)水濃度;同時(shí)加入適量蛋白胨K2 HPO,、CeCl, ,并根據點(diǎn)(2-3)。因此,該技術(shù)適用于居民小區、農村生活污水和生微生物生長(cháng)需要添加幾種微量元素;為保證氨氧化菌和硝化產(chǎn)廢水,以及微污染水源水等的處理。菌的最佳生長(cháng)條件,投加適量NaHCO, ,以保持pH在6.5~人工濕地污水處理系統是一種經(jīng)濟高效的污水生態(tài)處8.0。進(jìn)水水質(zhì)指標:COD 200 ~450 mg/L,NH3-N 15 ~50理技術(shù),然而,濕地污水處理技術(shù)在性能上有待發(fā)展與完善，mg/L,TN 20~50 mg/L,IP4~8 mg/L。尤其需要對其工藝參數進(jìn)行不斷改進(jìn)和系統優(yōu)化。筆者依1.3試驗方法進(jìn)水方式為連續進(jìn)水,水力 負荷為0.2據美國第4代人工濕地工程設計及運行參數,結合遼寧省環(huán)m/(m2●d)。濕地后端加設儲水池，采用連續回流方式,從境科學(xué)研究院污染防治技術(shù)研究所人工濕地試驗室實(shí)際情低到高依次完成1:1 2:1 3:1、5:1 4種回流比，回流前采集況，在滿(mǎn)足工藝要求的前提下搭建了人工濕地小試裝置,并的處理出水樣品即為0%回流比的運行結果。從回流比角度出發(fā),考察了不同回流比對復合人工強化濕地1.4水質(zhì)分析COD、NH3-N 、TN、TP的測定參照<水和廢水監測分析方法》。處理效果的影響。1材料與方法2結果與分析1.1試驗裝置復合垂 直流人工濕地系統由上行流厭氧缺2.1有機物的去除 由圖 1可知,該系統對COD。去除效果氧池和下行流好氧池串聯(lián)而成，池壁由PVC塑料板制成,單較好,去除率保持在80%以上。污水中的大分子有機物通過(guò)厭氧缺氧濕地的水解酸化作用得到大幅去除,減輕了后續好基金項目國 家科技支撐計劃項目(2010BAC68B02);國家科技支撐計氧濕地的污染中國煤化工微生物作用下,通劃項目(2009BADC2B01404-01)。作者簡(jiǎn)介薛宇(1984- ),男,遼寧鞍山人，助理工程師,在讀碩士,從過(guò)吸附吸收及CNMHG足的有機物為微事生活污水治理研究, E-mail: davidxueyu@ 163. com。*通生物的大量生:YH吸收污染物和耐沖訊作者,高級工程師，博士,從事污染生態(tài)修復研究,Ermil; .訊作者,高級工程擊負荷能力強,所以系統對生活污水有很高的去除率,去除效lxdlyI2005@ 126. com。收稿日期2011-07-13果穩定。有研究表明,人工濕地系統內有機物的去除主要由微39謄30期薛字等復合人工濕地處理生活污水的效果18617生物分解基質(zhì)的過(guò)濾截留作用及微生物的分解作用完成[5]。濃度過(guò)高 ,會(huì )對反硝化菌產(chǎn)生抑制作用,脫氮速率反而變但不同回流比對有機物的去除幾乎沒(méi)有影響。慢l°。因此,試驗確定了最佳回流比為2:1。。缺氧Oxyen deficiancy。缺氧Oxygen deficiancy去出水Erfluent士出水Effluent-0-去除率Raoval nate00-一去除率Removal nate不回流|回流比;回流比I回流比回流比100 x320l,0。莒240不回流回比I回流比回流比)220569 1215 18272427333942458569121582427033莎4454851運行天數Operating daysId運行天數Operating days Nd圍1不同回流比下 COD。的去除效果圈3不同回流比下TN的去除效果Fg.1 Removal efciency of COD。with diferent redrculationFg3 Rermoval elhdency of TN with diTterent redrculation ratiosratios2.4 TP 的去除由表 1可知,試驗裝置對磷的去除效果較2.2 NH3-N 的去除人工濕地對 NH,-N的去除途徑主要差。已有的研究表明10],人工濕地對磷的去除主要是通過(guò)包括揮發(fā)植物吸收、填料吸附以及微生物的硝化和反硝化基質(zhì)吸附、過(guò)濾、離子交換等作用。該研究主要考慮對氮的作用。其中微生物的硝化和反硝化作用是最主要的途徑(61。去除， 沒(méi)有選用特殊除磷基質(zhì),只選用常用的礫石填料作為NH-N主要是在好氧條件下由自養型好氧微生物完成硝化濕地基質(zhì),進(jìn)而影響了磷的去除效果。作用轉化為硝態(tài)氮。也有部分NH,-N在缺氧條件下,在某些表1不同回流比下系統各段 TP平均濃度異養菌的作用下發(fā)生厭氧氨氧化反應'”。Table 1centration in each section of the system on出-★進(jìn)水Influenetferent refux rato。-缺氧0rxyen deficiancnyTP平均濃度TP mean concentraio//mg/去 除率士出水ErrluentReflux進(jìn)水缺氧出水RemoeallOp 不回流i回流比回流比:回流比:回流比100.。atio. Inluent Oxygen deficiency Efluentrate//%80 :6.115.743.8331.31:5.404.904.2920.60e2:14.303.803.05.6-0&3:5.034.762.9241.9s:5.905.002.6020角3結論運行天數Opcrating daysld(1)復合垂直流人工濕地對C0D、NH-N、TIN的去除效果均可達到污水排放- -級A的標準,其中不同回流比對TN田2不同回流比下NH,.N的去除效果的去除影響效果很大,當回流比達到2: 1時(shí)，去除效果最好,Fg.2 Renoval efncdenay of NH,.N with iftereat redireulation去除率可達82. 5% ,濕地中的硝化或反硝化反應進(jìn)行得比較由圖2可知,不回流時(shí),在缺氧條件下人工濕地對NH-N完全。有部分的降解去除。從不回流到回流比設定為1:1、2:1.3:1(2)復合垂直流人工濕地對磷的去除效果較差。對于磷各個(gè)工況下,出水NH,-N效果較好,均在5 mg/L以下。不同的去除有待進(jìn)-步研究,可從濕地基質(zhì)選材的角度考慮,選回流比間NH,-N去除率的差異并不顯著(zhù),說(shuō)明回流比的大小取吸附能力較強的填料作為濕地基質(zhì),加強對污水中磷的去對NH3-N去除率影響不大。但當回流比達到5: 1時(shí),NH,-N除效果。的去除率有下降趨勢,主要是由于回流比過(guò)大導致水力負荷(3)目前對濕地回流的研究還不多見(jiàn),尤其在復合垂直流人工濕地中的研究甚少。試驗中CODc、NH,-N.TN在不加大,反而影響NH-N的去除效果。2.3 TN的去除由圖3可知,TN的去除效果隨著(zhù)回流比同回流比下的去除效果較好,可為以后濕地對生活污水的處的增大而呈現出先升高后下降的趨勢。污水進(jìn)人復合垂直理提供- -定的參數參考。流濕地從下到上再從上而下依次經(jīng)過(guò)厭氧缺氧、好氧的階參考文獻段,在好氧條件下NHJ-N被轉化成NO,-N,再在缺氧環(huán)境下[1]籍國東,形鐵珩,李順.人工濕地及其在工業(yè)廢水處理中的應用[J].應用生態(tài)學(xué)報,2反硝化脫氮將濕地分成兩級有利于脫氮。- 般認為回流比[2] Intenational中國煤化工or poulo cntat,”proe.ee-ublishing,0'越大,脫氮效率越高,其實(shí)不然,當回流比過(guò)高,則不僅多耗[3]吳振斌，徐光來(lái)TYHCN M H Glishing, 2000費動(dòng)力,還會(huì )因回流量增加,導致鋏氧池中m( BOD, )/m化[J]科學(xué)技術(shù),00 ,27(S1):30-32.一對不同氮污水的凈(下轉第18683 頁(yè))(NO3-N)值下降[0] ;同時(shí),回流量太大帶人缺氧池的溶解氧39卷30期高志光等不同水平銅對育 成水貂生長(cháng)發(fā)育的影響18683性通過(guò)黍加銅能提高氮沉積率和生物學(xué)效價(jià)。Braude 等和[2] 陳中剛,林映才,許梓榮高銅促生長(cháng)及利綜述[].善藥與飼料添劑，2001(6):33 -35.Lucss等研究表明,飼糧添加適宜的銅提高了青年豬氮消化[3] KISKINEN MAKELA. Comnittee on Arimal Nurition, National Rsearch率和沉積率7-)。該試驗結果表明,當銅添加量為210 ~council Nutrient Rauirement of Mink and Foxes[ M]. Scond Edition.Washinton ,D. C:National Nutient Academies Press ,1982:15 -31.249 mg/kg時(shí),水貂的氮消化率、氮沉積率和生物學(xué)效價(jià)呈升] MERTIN D. Contents of some minerral elements in hair of silver foxes dur-高趨勢,說(shuō)明沒(méi)有達到高銅水平。這與Braude等和Kirch-ingonon tognesis Scientifur[J]. Word Rev Anim Prod,2001 ,15(3):183 -gesner等的研究結果是--致的;當銅添加量為249~314[5] AULERICH R J,RINCER R K,BLEAVINS M R,t al. Efects d Supplemg/kg時(shí),水貂的氮消化率氮沉積率和生物學(xué)效價(jià)呈下降趨mental Dietary Copper on Growth, Mink and the Acute Toxicity of Copper勢,說(shuō)明已經(jīng)達到高銅水平,對水貂的胃蛋白酶產(chǎn)生了抑制to Mink Reproductive Perfomance and Kit Suvival of Suandard Dark[J].J Anim Sci ,2002 55337 -343.作用,進(jìn)而降低了氮消化率、沉積率和生物學(xué)效價(jià)。該試驗[6] BRAUDE R. Copper as a sinalnt in pigs fd[] World Rev AnimProd,1967 ,3:69 -82.結果表明，當銅添加量249 mg/kg時(shí),氮消化率、沉積率和生[7]張麗英.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)[M].北京:中國農業(yè)大學(xué)出版物學(xué)效價(jià)最高。社,2003.冷向軍等研究表明添加適宜的銅能顯著(zhù)提高十二指腸[8] 趙麗，高街對等鴨生長(cháng)的作用效果[1]，中國家高,207 2)2-2內容物脂肪酶活性]。該試驗結果表明,當銅添加量為2109]王希春.吳金節,李義剛，等高銅對斷奶仔豬生長(cháng)性能及血清激素水平的影響[].動(dòng)物醫學(xué)進(jìn)展200 ,26(8) :63 -67.~ 249 mg/kg時(shí),水貂的脂肪代謝率呈升高趨勢,說(shuō)明沒(méi)有達10]趙昕紅,李德發(fā),田福剛高鋅和高銅對仔豬生長(cháng)性能.免疫功能和抗氧化酶活性的影響[ ]].中國農業(yè)大學(xué)學(xué)報,1999 ,4(1):91 -96.到高銅水平。這與冷向軍等的研究結果是相-致的， 當銅添[11] ZHOU W ,KORENGARY E T,VANLAR H. The role of feed consumption加量為249 ~314 mg/kg時(shí),水貂的脂肪代謝率呈下降趨勢,and feed eficiency in copper stimulated growth[J]. Anim Sci ,1994,72:23說(shuō)明已經(jīng)達到高銅水平,對水貂的脂肪酶產(chǎn)生了抑制作用，[12]劉國文,周昌芳,王哲,等日糧錒對豬生長(cháng)性能及血清的影響[J].中進(jìn)而影響了水貂的脂肪代謝率。該試驗結果表明,當銅添加國曾醫學(xué)報203(1):84 -87.[13] MILES R D,O'KEFE s F,HENRY P R. The efet of dietary supple量為249 mg/kg時(shí)脂肪代謝率最高。mention with copper sulfate or tribasic chloride copper chloride on broiler3.3不同銅水 平對水貂銅消化率的影響許梓榮等研究表performance ,relative copper bioavailability ,and dierary pooxidant activity[J]. Poultry Sience 1998.7(3);416 -425.明斷奶仔豬對銅的消化率為10% ~ 25% [2]。該試驗結果表[14] SMTH M s. Response d chicks to dietay supplements df opper eulphate明,86~ 146 d的水貂對銅的消化率為28. 09% ~ 46.09%,當[J]. British Poulty Science ,1969,10.97 - 108.銅添加量為249 mg/kg時(shí)銅消化率最高;高于上述結果,可能15]周文卿.李智.藥理水平銅忝加劑對肉仔雞的生長(cháng)效應[C].第二屆金國飼料營(yíng)養學(xué)術(shù)研討會(huì )論文集鄭州:[出版者不詳] ,995.88.是由于銅源不-致所造成的,或者是由于動(dòng)物的種類(lèi)不同,16] 張艷云,孫龍生.日糧中添加高劑量銅對肉仔雞生長(cháng)和肝、糞銅濃度的影響[ C]//動(dòng)物營(yíng)養論文研究集北京:中國農業(yè)大學(xué)出版社,水貂可能對銅的消化率更高,具體原因有待于進(jìn)- -步研究。1996:133.86 ~ 146日齡水貂以蛋氨酸螯合銅為銅源,當基礎日糧17] BRAUDE R. Copper曬a gowh stimulant in pigs. In Cuprum provito[M]. London:Trans Symp Copper Develop Ass , 1965 :55.中銅添加量為249 mgkg時(shí),體增重最快,平均日增重最高為.18] LCSs I A,IVINGTONE R M, BOYNE A W. The early weaning of pig.(17.50土1.56)g/d,是高銅臨界點(diǎn)。當銅添加量為210 ~ 2498. Copper sulfate as a gowth simulan[J].J Agric Se,1962 ,58:20.mg/kg且低于249 mg/kg時(shí),可明顯促進(jìn)水貂的生長(cháng)發(fā)育;而[19] zHOU W, KORNEGAY E T, LINDENMAN M D, et al. Stimulationgrowth by intravenous in jecion of copper in weanling pig[J].J Anim添加量為249 ~314 mg/kg且高于249 mg/kg時(shí),可明顯抑制Sei ,00,72:22 -95.[20]冷向軍,王康寧.高銅對早期斷奶仔豬消化酶活性、營(yíng)養物質(zhì)消化率水貂的生長(cháng)發(fā)育。和腸道微生物的影響[J].飼料研究,2001(4) :28 -29.參考文獻[21]許梓榮.周勃,王敏奇,等長(cháng)期飼限高銅飼糧對豬生長(cháng)的影響及其機[1]袁施彬,陳代文,蘇振剛.生長(cháng)肥育豬日糧銅添加水平與生產(chǎn)性能動(dòng)態(tài)理探討[J].浙江農業(yè)學(xué)報00012(2) :555 -60.關(guān)系的研究[J].四川農業(yè)大學(xué)學(xué)報,200 ,23(1):85 -88.(.上接第18617 頁(yè))養菌脫氨氮作用[J].微生物學(xué)通報206,33(1)94 -99.[4]傅雷鳴曝氣膜生物反應器處理模擬生活污水研究[ D].南京:南京理8]袁泉.一體式膜生物反應器N/0工藝處理己內酰胺廢水研究[D].上工大學(xué),007.海:東華大學(xué),000[S]阮紅權,楊海真構造人工濕地技術(shù)及其應用[J].江蘇環(huán)境科技,2004,[9]趙世芬生物接觸氧化法對生活污水脫氮效果的試驗研究[D].太原:17(3) :35 -37.6]宜亞紅,王小江,白玉華,等垂直流入工濕地在處理回用城市生活小[10]趙艷.金輝人工濕地系統除磷研究動(dòng)態(tài)[J].廣州環(huán)境科學(xué),2005,20(2):1-4.區污水中的應用[J]科技信息,2008(2) :52 -54.[7]比珈琦,范偉平,吳晟晏,等在無(wú)有機碳源和缺氧條件下自養菌和異中國煤化工MHCNM HG