用于污水回收利用的人工濕地-水生生物-土壤滲濾組合工藝

一個(gè)有效的生活污水處理系統應減少廢水的產(chǎn)生并將其再利用。其具體目標包括：①評價(jià)階段進(jìn)水，再循環(huán)，具體的有氧和無(wú)氧的區域，有氧和無(wú)氧環(huán)境的交替，沸石對氮的吸附；②評價(jià)磚屑片對磷吸收及固氮植物對磷的吸收和儲存；③分析使用的脫氮除磷廢水處理回用工藝的成本效率。

人們排入高品質(zhì)水中的廢物和進(jìn)入地下及地表的污水，其總量是不可忍受的。這種水利用效率極低，并同時(shí)會(huì )產(chǎn)生不良的影響。無(wú)論是分散或集中式的水處理技術(shù)都使其附近受益于污水的處理和再利用。分散式廢水處理的設計已經(jīng)演變成一個(gè)復雜并有眾多優(yōu)點(diǎn)的水處理技術(shù)，但是它的不足之處在于地面上或者地表水的非點(diǎn)源污染治理，結果導致氮磷及致病菌的污染。集中式的污水處理工藝的困擾在于規模的不斷擴大、成本的升高以及資金籌集的不善、運行操作的失當以及周期性的將部分污水排入地表水之中。

1 工藝方法

利用化糞池的組合，將2 個(gè)單元連接構造濕地系列，加上抽水器，以及紫外線(xiàn)好加氯消毒，模塊化的土壤過(guò)濾盒，處理過(guò)的水的回用于沖洗廁所。

（1）人工濕地的介紹。人工濕地污水處理系統美觀(guān)，成本低，獲取養分維持系統。工程濕地被選為本系統設計的可調水分條件，他們的設計提供全方位的優(yōu)勢，因此為氮轉化提供最大程度的控制。在不斷的進(jìn)水，低溶解氧，pH 呈酸性的條件下，人工濕地內的氮將以銨氮的形式存儲。當濕地植物處于生長(cháng)季節時(shí)候，氮將以硝酸鹽氮和氨氮的混合物供給植被生長(cháng)。冬季反硝化作用將被加強，通過(guò)增加浸潤時(shí)間，進(jìn)入濕地的硝酸鹽氮通過(guò)分級進(jìn)水和和再循環(huán)的形式流通。當需要經(jīng)常澆水且的氮負荷有限時(shí)，這種運行方式也可能是有用的。

要加強系統內的氮的脫除，串聯(lián)的2 個(gè)人工濕地單元的運行需要采取周期進(jìn)水，再循環(huán)，好氧和缺氧的空間的分化，有氧和無(wú)氧環(huán)境的交替等方式。堆積土壤的過(guò)濾水平潛流濕地。

堆積土壤過(guò)濾水平潛流濕地的設計，采用的標準，結合水力負荷和有機負荷率。使用的基材包括粉碎磚，粗砂和礫石。處理組件的組合堆疊在彼此的頂部，以節省空間，提高處理效果和創(chuàng )造的審美情趣。處理組件的設計除作為污水處理外，也是人們互動(dòng)娛樂(lè )的空間。其中就包括濕地，高地和過(guò)渡物種的植物多樣性。

（2）以太陽(yáng)能為動(dòng)力閥，啟動(dòng)和運行人工濕地。水流量的控制，是通過(guò)12V 太陽(yáng)能供電的電動(dòng)閥門(mén)，間歇性地控制水流的打開(kāi)和關(guān)閉。通過(guò)調整閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間，讓水從沙層流過(guò)。進(jìn)水和排水增強了硝化反硝化作用和磷的吸附。太陽(yáng)能電源的使用，將為該工藝在偏遠地區的類(lèi)似應用提供重要借鑒。

（3）養分管理種植箱。這些組件的設計，以如土砂過(guò)濾器和土丘等模塊化的過(guò)濾器組件為代表。種植箱的設計除考慮廢水處理之用外，要能夠照顧到室內外的擺放及美觀(guān)。廢水水力負荷率從40-120mL/d。磷的去除并不是經(jīng)常與水生環(huán)境相聯(lián)系。然而，磷將會(huì )被濕地單元下層含有鐵離子的磚粒所吸附，設計時(shí)會(huì )保持有氧磚基板。當有必要限制磷在土地中的使用之后，磷將以不飽和的形式分布于濕地單元中。當需要磷時(shí)，濕地將被淹沒(méi)，吸附在濕地中的磷的釋放用于園林植物或作物生長(cháng)。6個(gè)盒子均為1.2m×6m，都充滿(mǎn)了不同過(guò)濾器的基板和部分經(jīng)過(guò)處理的廢水劑量的壓力層。每月從每個(gè)箱子底部的排水渠的水進(jìn)行采樣。流量數據加上化學(xué)數據用來(lái)評估廢水成分的質(zhì)量平衡。

（4）水質(zhì)監測。每月樣品（1000mL）取自系統內進(jìn)水口和出水口的位置。水質(zhì)監測主要從總凱氏氮（TKN），硝酸鹽氮（NO3-N）的，氨氮（NH3-N），總磷（TP），磷酸鹽磷，糞大腸菌群，總懸浮固體（TSS）的水質(zhì)樣本進(jìn)行評估，以及總溶解固體（TDS），化學(xué)需氧量（COD），生物需氧量（BOD），pH 值。濁度的連續測量，以滿(mǎn)足2 臺監管要求。每天測量余氯，以確保在系統內保持0.5mg/L。

（5）水平衡的測定。流入系統組分的總量按照監測泵周期和反應器容積計算。每個(gè)周期數量和總量是計算出來(lái)的。流經(jīng)反應器的組分通過(guò)相應的顯影槽及計算得出。每天記錄降雨和溫度。這些信息將有助于計算系統水平衡，從而得知有多少水被回收了，有多少水在處理過(guò)程中消耗了。估算潛在蒸散量要使用來(lái)自附近氣象站和其他研究項目信息。

（6）景觀(guān)組件的實(shí)驗設計。沒(méi)有存儲的水被回收回來(lái)，它的壓力被加到一個(gè)能自我調節沖洗發(fā)射器的淺水域的灌溉系統。灌溉園景區是由兩個(gè)區域，每個(gè)領(lǐng)域被是簡(jiǎn)單的淺置于監測井監測。監測井的安裝是成對的；一個(gè)安裝在A(yíng)-B 土層界面，一個(gè)安裝在B- C 土層界面。

（7）浮萍處理效果實(shí)驗設計。針對植物基因型選擇，特別適用于該系統的能夠有效處理生活污水的植物之一是浮萍。世界范圍內有4 屬32 種浮萍。此外，大多數物種有幾個(gè)確定地域分離。因此，它很可能在地域隔離種內存在較大的變異株能夠有效增長(cháng)，并進(jìn)一步凈化已部分處理的生活污水。

在進(jìn)一步凈化生活污水方面設計了一個(gè)實(shí)驗，采用11株快速增長(cháng)的隔離浮萍株以確定他們是否有比較突出的能力。實(shí)驗是在體外進(jìn)行，包括3 個(gè)液體介質(zhì)：指定SH 培養基，SH 加3％蔗糖，部分修復國內污水標準營(yíng)養維持液。養殖環(huán)境是恒定23℃，16h 照射，照射光由廣譜管熒光燈管提供的一種光合作用光子流量40 umol/m2 的基礎上的。3 周后，培養基開(kāi)始變化，通過(guò)將8 種植物體引入25mL 容器中，記錄活的和死的葉片數和鮮重。葉片在36℃中放置48h 后烘干稱(chēng)重并記錄。3 個(gè)培養基代表每個(gè)隔離種。由于總干生物質(zhì)生產(chǎn)是至關(guān)重要參數，最關(guān)注的是，此參數的獲得。

2 結果和討論

（1）人工濕地和土壤過(guò)濾器。方法的建立是在1998 年2月完成。濕地單元種植的植物有黑竹，紫竹，甜標志的品種，菖蒲屬；黃花菜，萱草屬，菖蒲，鳶尾，金櫻子和倉促，燈心草。水產(chǎn)品組件內使用的浮萍株的初步化驗檢查已經(jīng)完成。

（2）浮萍系統。在每個(gè)范圍內的3 個(gè)中型處理株中觀(guān)察到了大的差異（P <0.0001）。在最不發(fā)達和最有生產(chǎn)力的分離株之間看到了一個(gè)近5 倍的差異，通過(guò)觀(guān)察到的激增超過(guò)3 周的葉片由總干重的判斷其能否用于生活污水的凈化處理。值得注意的是類(lèi)似的差異出現在了SH 培養基和SH3％處理中。當在部分凈化的生活污水中生長(cháng)時(shí)，與沒(méi)有蔗糖的人工培養基相比，11 株中的5 株產(chǎn)生了更大的生物量，而相反的是真正的浮萍gibba 株只有G3。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

正如預期的那樣，當蔗糖添加到SH 介質(zhì)中時(shí)，所有的菌株在這種光線(xiàn)較暗的環(huán)境中生長(cháng)的更好。隔離種在SH3％的中期表現是有趣的，因為它可能表明隔離潛在的條件是最優(yōu)的，例如充足的光線(xiàn)下。例如，紫萍隔離8240 間，部分凈化生活污水和SH 增長(cháng)相對強勁的菌株，但在SH3％培養時(shí)它遠遠超過(guò)了所有的菌株。

從這個(gè)實(shí)驗中得到的一個(gè)重要的事實(shí)是，即使在快速增長(cháng)的預選的一組，分離株的浮萍，他們的增長(cháng)能力方面，凈化的生活污水方面也大大不同。另一個(gè)原因是，大多數菌株，部分凈化的生活污水，和人工營(yíng)養或比人工營(yíng)養，在促進(jìn)健康的浮萍增長(cháng)中更好。2 者綜合起來(lái)，這些事實(shí)使我們相信，生活污水處理系統內的基因型選擇將導致更有效的處理效果。

（3）復合垂直流-水平潛流人工濕地系統的評價(jià)。該系統有效地去除了78％的總氮（TN）和97％的銨態(tài)氮（NH4+N）。垂直流濕地單元提供了一個(gè)有氧環(huán)境，使得進(jìn)水NH4-N 近乎完全被硝化。系統總磷（TP）的去除效率為44％。粉碎磚作為過(guò)濾器基板使用，實(shí)驗室評估表明其具有70％～80％除磷潛力。該系統有效地去除了總懸浮固體（TSS）（去除率57％）和生物需氧量（BOD）（去除率97％）。通過(guò)垂直流濕地單元，病原微生物水平降低了1～2logs，水平流濕地單元為2～3logs。橫向流動(dòng)單元對菌體的影響不大。

3 結論

通過(guò)利用人工濕地-水生生物-土壤滲濾組合工藝來(lái)進(jìn)行地下污水的回收利用，得到較好的出水水質(zhì)。垂直潛流和水平潛流人工濕地復合系統，為硝化-反硝化脫氮，去除有機物質(zhì)和吸附除磷提供了必要的環(huán)境。系統中的某些植物是有選擇性地或使用基因工程處理過(guò)，以最大限度地提高其污水回收的潛力。該系統有效地去除了78％的總氮（TN）和97％的銨態(tài)氮（NH4+N）；總磷（TP）的去除效率為44％；有效地去除了總懸浮固體（TSS）（去除率57％）和生物需氧量（BOD）（去除率97％）。（來(lái)源：能源與環(huán)境）