人工快滲兩級(jí)水平潛流濕地氧化塘三級(jí)水平潛流濕地深度處理混合化工污水處理廠尾水的試驗(yàn)研究

人工快滲兩級(jí)水平潛流濕地氧化塘三級(jí)水平潛流濕地深度處理混合化工污水處理廠尾水的試驗(yàn)研究

工業(yè)公司排放的廢水成分復(fù)雜，毒性高，有機(jī)濃度高，難以從生物中分解的藥物多。經(jīng)過(guò)二次處理后，它達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)環(huán)境的潛在危害仍然很大。因此,有必要對(duì)混合化工污水廠尾水進(jìn)行深度處理和循環(huán)利用。目前,傳統(tǒng)的深度處理工藝存在投資大、處理成本高、管理要求高等問(wèn)題,筆者針對(duì)某工業(yè)園區(qū)混合化工污水廠的尾水水質(zhì),提出了人工快滲/復(fù)合人工濕地深度處理工藝。人工快速滲濾系統(tǒng)(CRI)是污水快滲系統(tǒng)(RI)的人工強(qiáng)化,它采用滲透性較好的人工填料代替天然土層,從而大大提高了水力負(fù)荷。作為兩種重要的污水生態(tài)凈化技術(shù),人工濕地和氧化塘技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相比有如下特點(diǎn):投資低、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低、在處理污水的同時(shí)又能改善周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。但生態(tài)法的處理效果受植物生長(zhǎng)及氣溫等因素的影響較大,故對(duì)進(jìn)水水質(zhì)和水量的可調(diào)控性不強(qiáng),而CRI系統(tǒng)的可控制因子較多,故將CRI系統(tǒng)和生態(tài)單元(人工濕地和氧化塘)有機(jī)組合,可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),形成耐沖擊、低能耗的協(xié)同處理新工藝。1學(xué)習(xí)方法1.1浮/sbr/接觸過(guò)濾工藝處理后達(dá)標(biāo)排放某工業(yè)園區(qū)目前投產(chǎn)的企業(yè)以化工、農(nóng)藥企業(yè)為主,各企業(yè)的生產(chǎn)廢水經(jīng)處理達(dá)到園區(qū)污水處理廠接管標(biāo)準(zhǔn)后,排入園區(qū)污水廠調(diào)節(jié)池,再經(jīng)混凝氣浮/SBR/接觸過(guò)濾工藝處理后達(dá)標(biāo)排放。本研究用水為SBR池出水,其水質(zhì)見(jiàn)表1。1.2鋼混池分級(jí)人工濕地示范工程概況本研究采用的工藝為:人工快速滲濾系統(tǒng)/一級(jí)水平潛流人工濕地/二級(jí)水平潛流人工濕地/表面流人工濕地/氧化塘/三級(jí)水平潛流人工濕地/清水池/回用。人工快速滲濾系統(tǒng)由4座尺寸為12.0m×5.0m×2.5m的鋼混池構(gòu)成,設(shè)計(jì)處理能力為360m3/d,表面負(fù)荷為1.5m3/(m2·d)。一級(jí)潛流人工濕地、二級(jí)潛流人工濕地、自由表面流人工濕地、氧化塘和三級(jí)潛流人工濕地的有效面積分別為1350、1350、570、378和540m2,設(shè)計(jì)HRT為7.7d。該示范工程于2010年5月建成,8月投入試運(yùn)行,2011年3月穩(wěn)定運(yùn)行至今。四個(gè)CRI單元按一定濕干比和水力負(fù)荷交替運(yùn)行,復(fù)合人工濕地系統(tǒng)則連續(xù)運(yùn)行,每月采集各單元出水水樣2~3次,分析COD、NH3-N、TP等指標(biāo)。1.3分析電導(dǎo)率:電導(dǎo)率儀,pH值和ORP:pH計(jì),COD:重鉻酸鉀法,氨氮:納氏試劑分光光度法,TP:過(guò)硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法。2結(jié)果與討論2.1培養(yǎng)初期cod的去除CRI的微生物培養(yǎng)方式主要有自然培養(yǎng)和人工接種兩種,且人工接種的方式使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間一般比自然培養(yǎng)方式的短。由于CRI系統(tǒng)的進(jìn)水為SBR工藝的出水,其中的微生物含量較高,因此在試運(yùn)行的初期采用自然培養(yǎng)的方式。在試運(yùn)行的前3周,每天對(duì)CRI系統(tǒng)的進(jìn)、出水COD濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè),結(jié)果見(jiàn)圖1。系統(tǒng)啟動(dòng)初期對(duì)COD的去除率波動(dòng)較大,17d后去除率穩(wěn)定在40%左右。培養(yǎng)初期,COD的去除主要依靠填料的截留和吸附作用,因此,隨著填料的吸附達(dá)到飽和,對(duì)COD的去除率明顯下降,并且出水COD濃度波動(dòng)大,抗沖擊能力弱。培養(yǎng)17d后,滲濾介質(zhì)中的微生物量大大增加,加強(qiáng)了微生物對(duì)有機(jī)污染物的生物降解作用,也強(qiáng)化了介質(zhì)顆粒表面的生物膜以及介質(zhì)顆粒之間的生物絮體對(duì)污染物的截留和吸附作用,使得對(duì)COD的去除率趨于穩(wěn)定,同時(shí)使CRI系統(tǒng)的抗沖擊能力得到提升。2.2cod的去除經(jīng)過(guò)3周左右的啟動(dòng)運(yùn)行,CRI系統(tǒng)的出水水質(zhì)達(dá)到穩(wěn)定,于是開(kāi)始連續(xù)運(yùn)行。每月采樣2~3次,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)水和各單元出水水質(zhì)進(jìn)行分析。系統(tǒng)進(jìn)水COD平均為97.8mg/L,出水COD平均為20.7mg/L,平均去除率為78.8%,最高去除率為86.8%,系統(tǒng)出水COD濃度比較穩(wěn)定,且達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)分析,CRI系統(tǒng)對(duì)COD的去除貢獻(xiàn)較大,去除率達(dá)51.2%,后續(xù)人工濕地和氧化塘系統(tǒng)進(jìn)一步使水質(zhì)得到凈化,且植物和藻類生長(zhǎng)狀況良好,說(shuō)明混合化工污水廠尾水的生物毒性顯著降低。另外,試驗(yàn)期間經(jīng)歷了幾次較強(qiáng)的降雨、降溫過(guò)程,使系統(tǒng)對(duì)COD的去除率有所下降,但仍保持在70%以上,說(shuō)明該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗沖擊能力。2.3復(fù)合人工濕地的nh3-n的分離、凈化效果污水中的氮主要以有機(jī)氮、氨氮、硝態(tài)氮三種形式存在。氮的去除主要有揮發(fā)作用、吸附作用、生物同化作用和生物脫氮作用等。其中,生物脫氮過(guò)程包括氨化、硝化和反硝化階段。經(jīng)統(tǒng)計(jì),系統(tǒng)出水NH3-N為0.29~1.70mg/L,平均為1.05mg/L,平均去除率為86.9%,最高去除率為96.2%。由于CRI系統(tǒng)的濕干比為1∶3,復(fù)氧效率較高,因此在落干期好氧微生物活性高,硝化反應(yīng)得以順利進(jìn)行,對(duì)NH3-N的去除率為50.2%,進(jìn)入復(fù)合人工濕地的NH3-N<5mg/L,經(jīng)前兩級(jí)潛流人工濕地凈化后,出水NH3-N濃度已基本達(dá)到GB3838—2002的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)圖2)。試驗(yàn)過(guò)程中,季節(jié)變化對(duì)表面流人工濕地和氧化塘的凈化效率影響較大,而潛流人工濕地受影響則較小。2.4生態(tài)系統(tǒng)磷處理效果污水中磷的存在形態(tài)取決于污水的類型,最常見(jiàn)的有磷酸鹽(H2PO4-、HPO42-、PO43-)、聚磷酸鹽和有機(jī)磷,聚磷酸鹽在水中能逐漸水解成磷酸鹽。以植物、微生物、基質(zhì)構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)磷的高效去除。在連續(xù)運(yùn)行中,整個(gè)系統(tǒng)對(duì)TP的平均去除率達(dá)到76.4%,最高為87.9%,出水TP平均為0.20mg/L。CRI系統(tǒng)對(duì)總磷的去除率為39.9%,在復(fù)合人工濕地系統(tǒng)中TP的去除主要發(fā)生在前端兩級(jí)潛流人工濕地,自由表面流人工濕地和氧化塘系統(tǒng)對(duì)TP的去除率較低(見(jiàn)圖3),可能的原因是:植物枯葉和藻類中的磷分解釋放后重新回到水體中,導(dǎo)致對(duì)TP的去除率偏低。3進(jìn)水水質(zhì)、水資源量(1)CRI/人工濕地/氧化塘組合工藝深度處理混合化工污水廠尾水的效果良好,對(duì)COD、NH3-N和TP的平均去除率分別為78.8%、86.9%和76.4%,出水水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)