降流式厭氧生物濾池與人工濕地組合工藝處理中小城鎮生活污水

生活污水是城市發(fā)展中的產(chǎn)物，隨著(zhù)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城鎮人口不斷增加，規模不斷擴大，其產(chǎn)生量也不斷增加。生活污水近80％ 未經(jīng)處理直接排入河湖海中。生活污水中大量的污染物質(zhì)會(huì )加重受納水體的污染物質(zhì)，造成水體水質(zhì)惡化。按建設部規劃要求，我國在2010年城市污水處理率應達60％ 。常規的生化二級處理工藝，能有效地降低污水中的五天生化需氧量(BODs)和懸浮物(ss)，但對 N、P等營(yíng)養物只能去除10％ 一20％ ，其結果遠不能達到二級排放標準。同時(shí)，常規的生化二級處理工藝限于投資和運行費用過(guò)高，運行管理復雜，難以在中小城市推廣。因此，研究開(kāi)發(fā)投資少、運行費用低、操作簡(jiǎn)單、適應性強、且具有脫N除P的生物污水處理工藝顯得尤為重要。

本文介紹一種新型的生活污水處理工藝—— 降流式厭氧生物濾池 (Down Anaerobic Biofilter)與人工濕地(Constructed Wetland)組合工藝處理中小城鎮生活污水。

1 DAF反應器去污機理

DAF是一種簡(jiǎn)單低耗的內部填充有微生物載體的降流式厭氧生物反應器。載體選用聚丙烯懸浮球，漂浮于反應器的上部，厭氧微生物部分附著(zhù)生長(cháng)在填料上，形成厭氧微生物膜，部分以厭氧活性污泥的形式存在于填料空隙間處于懸浮狀態(tài)。廢水流過(guò)已經(jīng)掛膜的填料，在微生物膜的吸附與代謝和濾料截留的共同作用下，污水中的有機污染物得以分解與去除，并能產(chǎn)生沼氣。填料表面的生物膜不斷生長(cháng)，部分老化的生物膜則剝落隨出水排出。

生活污水中的有機物基本上可分為碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)三大類(lèi)，這些有機物在厭氧反應器中的降解過(guò)程一般經(jīng)歷四個(gè)階段：(1)水解階段：高分子有機物在細胞外酶的作用下被分解為小分子，這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細胞膜為細菌所利用。(2)發(fā)酵階段：水解階段的小分子化合物在發(fā)酵細菌的細胞內轉化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細胞外，這些簡(jiǎn)單的化合物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類(lèi)、乳酸、CO 、H 、 NH，、HzS等，這一階段發(fā)酵細菌也利用部分物質(zhì)合成新的細胞物質(zhì)。(3) 產(chǎn)生乙酸階段：發(fā)酵階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉化為乙酸、Hz、H CO，及新的細胞物質(zhì)。(4)產(chǎn)生甲烷階段：前一階段的乙酸、Hz、H CO，等被轉化為最終產(chǎn)物CH 、CO 及新的細胞物質(zhì)。

2 人工濕地去污機理

人工濕地(CW)是根據自然濕地模擬的人工生態(tài)系統，是一種新型廢水 處理工藝。它利用自然生態(tài)系統中所發(fā)生的物理、化學(xué)和生物作用的綜合效應來(lái)實(shí)現對廢水的凈化。

2．1 人工濕地對有機物的去除

人工濕地對有機物有較強的降解能力，成熟的人工濕地系統中的填料表面及植物根系生長(cháng)著(zhù)生物相較為豐富的生物膜。廢水流經(jīng)濕地，不溶性有機物通過(guò)濕地沉淀、過(guò)濾作用，從廢水中截留下來(lái)而被微生物利用；可溶性有機物則通過(guò)植物根系生物膜的吸附、吸收和生物代謝降解過(guò)程被去除。

2．2 濕地系統對N、P的去除

人工濕地對N的去除作用包括基質(zhì)的吸附、過(guò)濾、沉淀及NH，的揮發(fā)、植物的吸收和微生物的硝化和反硝化作用。濕地植物通過(guò)光合作用產(chǎn)生的氧氣，通過(guò)植物的莖、根毛輸送并釋放到濕地環(huán)境中，供給濕地床除污需氧量，由于莖、根毛對氧氣的輸送，在根毛周?chē)�形成了一個(gè)好氧區域，而離根系較遠的區域呈現缺氧狀態(tài)，更遠的區域則處于厭氧狀態(tài)，使根系周?chē)�的水環(huán)境中依次呈好氧、缺氧及厭氧狀態(tài)，相當于許多串聯(lián)或并聯(lián)的A O單元，使硝化和反硝化同時(shí)發(fā)生，實(shí)現生物脫N，濕地系統對N 的去除主要是取決于微生物的硝化和反硝化作用。

人工濕地對P的去除作用包括基質(zhì)的吸收和過(guò)濾、植物的吸收、微生物去除及物理化學(xué)作用。表層土壤 (含ca)中ca與P的反應、含ca填料與P的反應，生成不溶性Ca3PO．而從廢水中沉淀去除，濕地床中植物吸收無(wú)機P，在吸收同化作用下，將無(wú)機P 變成植物體的組成部分，最后通過(guò)植物收割去除，微生物對P的去除是由于P在還原區以磷酸鹽的形式釋放到流動(dòng)相中，而在好氧區除P菌有過(guò)度吸收磷酸鹽的能力，將P吸收去除。

3 DAF+CW 組合處理生活污水

3．1 中小城鎮生活污水的特征和污水處理要求

(1)中小城鎮人口較少，分布廣而且分散，生活污水水質(zhì)、水量波動(dòng)性大，排水管網(wǎng)很不健全，因此，所選污水處理工藝應抗沖擊負荷能力強，且宜就近單獨處理。

(2)中小城鎮經(jīng)濟力量薄弱，因此，污水處理應充分考慮造價(jià)低、運行費用少、低能耗或無(wú)能耗的工藝。 (3)中小城鎮缺乏污水處理專(zhuān)業(yè)人員，所選工藝應運行管理簡(jiǎn)單，維護方便。

3．2 DAF+CW 組合

DAF反應器原則上只是一種預處理工藝，單獨的厭氧處理沒(méi)有提供對N、P等營(yíng)養元素去除的環(huán)境，出水化學(xué)需氧量(COD)也仍然偏高，因此，對DAF出水進(jìn)一步處理很有必要。

中試的DAF反應器直徑為30 cm，高為2．5 In，采用宜興建達填料廠(chǎng)生產(chǎn)的聚丙烯多孔球型懸浮填料，直徑為 25ram，略輕于水，該填料比表面積大，填料投加比例為2／3。人工濕地用混凝土構筑(6mx2mxO．7m)，池內基質(zhì)有三層，底層為30～50mm小豆石(厚 50mm)，中間鋪5mm～20mm礫石(厚 450ram)，表層是厚度15ram的土層(土：石灰石=10：1，石灰石粒徑為5ram)，濕地種植蘆葦。

所用試驗用水取自揚州大學(xué)水建學(xué)院生活區化糞池出水，COD濃度平均值為168mg／L，PH=6．8左右，水溫平均為22℃。中試的工藝流程為生活污水一初沉池一厭氧生物濾池一調節池一人工濕地一出水。

DAF反應器采用直接啟動(dòng)的方法，取揚州中丹啤酒廠(chǎng)污水處理站的消化污泥作為厭氧接種污泥，生活污水與厭氧接種污泥各占50％ ，同時(shí)投加適量玉米粉，靜態(tài)接觸2d，連續進(jìn)水，系統從2003年4月中旬開(kāi)始運行，到2003年8月初，記錄了中試每天的進(jìn)水負荷。經(jīng)統計，系統平均的進(jìn)水負荷為0，2m3／(m2·d)，試驗數據見(jiàn)表1。

物的吸收以及逐步提供了去除污染物的環(huán)境，使得污染物去除率也相應提高。由于污染物經(jīng)DAF大部分去除，在負荷率不變的情況下，可大大縮小濕地面積，解決了人工濕地與其他好氧處理工藝相比占地面積大的問(wèn)題，而SS經(jīng)DAF已去除部分，所以人工濕地也不會(huì )因ss過(guò)高造成容易堵塞表1 中試系統水質(zhì)凈化效果項目 PH SS C0Dcr NH3一N 11) (mg／L) (mg／L) (mg／L) (mg／L) 進(jìn)水水質(zhì) 6．8 124 168 35 8 出水水質(zhì) 7，8 9 30 8 1 去除率(％) 92，7 82 70 87．5 試驗結果表明，DAF掛膜容易，不需污泥回流，HRT(水力停留時(shí)間)為3h，容積負荷為1．12～1．38kgCOD／(m3· d)，COD去除率可保持60％左右。

經(jīng)DAF+CW 組合，出水水質(zhì)達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》的一級A標準。

在試驗初期，系統出水中的各項污染物指標和去除率變化很大，說(shuō)明系統在開(kāi)始運行階段處于不穩定狀態(tài)，而在初期，P的去除率相對較高，說(shuō)明床體中基質(zhì)通過(guò)對P的吸收、吸附、生成CaaPO4等沉淀物質(zhì)而達到去除P 的效果，也即床體本身具有較好的脫P 功能。在運行初期SS的去除就呈現較高的去除率，表明ss經(jīng)DAF預處理后，主要是濕地床體對其過(guò)濾、沉淀、吸附作用的結果。5、6月份正是蘆葦生長(cháng)的季節，長(cháng)勢旺盛，隨著(zhù)植物在基質(zhì)中逐漸形成根區作用層，植物對營(yíng)養問(wèn)題，同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于降流式厭氧生物濾池與人工濕地組合工藝的技術(shù)文檔。

4 結論

DAF+CW是一種無(wú)動(dòng)力組合工藝，技術(shù)可行，經(jīng)濟合理，有良好的生態(tài)效益。DAF作為生活污水的預處理技術(shù)，成本低，設備簡(jiǎn)單，易于操作，管理方便。人工濕地作為DAF的后續工藝，具有處理效果好，去除N、P能力強，運轉維護管理方便，造價(jià)與運行費用低等優(yōu)點(diǎn)，有著(zhù)傳統的厭氧+好氧組合工藝無(wú)法比擬的優(yōu)勢。人工濕地種植沼澤植物，如蘆葦、美人蕉等，可增大綠化面積，美化環(huán)境；污水經(jīng)進(jìn)一步凈化，也可滿(mǎn)足回用，獲得污水處理與資源化的最佳效益，對經(jīng)濟與社會(huì )的可持續發(fā)展有重要意義。來(lái)源：江蘇水利 作者: 葉亞玲魯夢(mèng)江