间歇流人工湿地处理农村生活污水的研究_王拯

第30卷第4期2011年8月兰州交通大学学报JournalofLanzhouJiaotongUniversityVol.30No.4Aug.2011文章编号:1001-4373(2011)04-0111-05间歇流人工湿地处理农村生活污水的研究＊王拯,张红涛(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州730070)摘要:人工湿地作为一种高效、低能耗的污水处理工艺已被广泛应用于处理各种污水.本研究把含铝给水污泥作为人工湿地的主要基质,进水方式采用间歇式,构建起强化复合基质间歇式垂直流人工湿地系统对太湖农村生活污水进行试验研究.试验表明:当用给水铝污泥作为主要基质时,在人工湿地连续运行过程中,对COD(73%),SS(78%),以及NH3-N(80%)都有很高的去除率,对磷的去除率尤其高(88%).关键词:农村生活污水;人工湿地;复合基质;给水污泥;间歇流中图分类号:X703.1文献标志码:A0引言随着我国经济社会的快速发展,农民经济收入的不断提高,农民的生活方式也发生了巨大的变化,随着自来水的普及,卫生洁具、洗衣机、沐浴设施等走进平常百姓家.农村的人均日用水量和生活污水排放量急增,产生了大量生活污水,其肥效亦大大降低,又因卫生要求,很难用作农肥,同时由于化肥的大量使用,减少了传统的农家肥的使用.造成农村生活污水失去了消化途径,使近年来农村生活污水的无序排放,成为农村环境的重要污染源,造成农村河道水体变黑发臭、鱼虾绝迹、蚊蝇孳生.目前,农村生活污水处理技术的使用率较低,还存在许多问题.一方面,普遍农村污水处理技术的氮磷污染物处理率较低,氮磷的含量较高是导致水体富营养化的主要原因,如果在这方面不能取得突破进展,这些技术的推广就难以取得较好的效果.另一方面,成本的控制,我国普遍的农村经济收入有限,对生活污水处理设备的运行管理费用等经济因素要求较高,虽然有的污水处理工艺的处理效率很高,出水水质很好,但由于其昂贵的投资和运行管理费用而不适合农村的污水处理.本试验针对农村生活污水处理技术普遍对氮磷污染物去除率较低的情况下,提出一种新型人工湿地脱氮除磷的工艺.另外,针对农村生活污水排放时间特征,探讨间歇式进水方式人工湿地污水处理技术.针对建设成本,运行管理成本等经济条件,寻求低成本低运营费用的污水处理技术.针对传统人工湿地长时间运行会出现堵塞问题,本试验采用流离型填料试图对堵塞现象进行解决.1试验内容与方法1.1试验水质试验用污水为取自江苏无锡市分水村张家边组村庄的化粪池出水.该生活污水的具体水质列于下表1.表1试验用水水质特征Tab.1Syntheticwastewatercomposition参数范围SS/(mg·L-1)30～165COD/(mg·L-1)70～249TP/(mg·L-1)1.46～6.19NH3-N/(mg·L-1)5.59～64pH7.2～8.41.2试验装置用于研究的和在试验中实际建立的强化复合基质间歇式垂直流人工湿地系统的示意图如图1所示.该系统包括四个相同的芦苇床.芦苇床由高度为800mm、直径为200mm的有机玻璃柱构成.在芦苇床的底部有厚10cm的砾石层作为支撑层.在砾石层的上部填入40cm事先准备好的装有含铝给水＊收稿日期:2010-11-23作者简介:王拯(1966-),男,山西大同人,副教授.兰州交通大学学报第30卷污泥的流离球.最上部铺有15cm的含有给水污泥的土壤.每个床层上都种有一些普通的芦苇.图1试验装置工艺流程图Fig.1Schematicdiagramofexperimentalequipments1.3本试验的间歇运行模式本试验人工湿地系统采用间歇流运行方式,其特点是湿地中基质及附着在表面的微生物反复经历着“污水充满填料”和“抽干放空闲置”过程,处于一种交替运行状态,当人工湿地污水被抽干时,空气中的氧会迅速补充在基质内部促进污水好氧降解效率.研究发现基质处于“湿/干”交替运行时,能有效恢复基质吸附饱和后对磷或有机物的再吸附能力,同时还能有效抑制微生物生长过快造成湿地堵塞现象.本试验湿地系统每天取农村生活污水放置于储水桶,首先用蠕动泵从储水桶里泵入第一个装有砂子的有机玻璃柱进行预处理(如沉淀、过滤),然后再用蠕动泵泵入到第一到第四级反应器.反应从第一阶段到第四阶段以间歇流的方式运行.间歇流即是由PLC自动控制器控制蠕动泵所引起(在每一个阶段)的废水有节奏的充满和排出介质的过程.在湿地系统运作阶段,湿地反应器交替充满污水与排水.当反应器进水阶段,空气从反应器中被动慢慢撤退.当反应器排水,污水从反应器被抽走,空气进入反应器,通过这样的循环运行造成湿地的“湿”和“干”时期.通过潮汐式运行,提高有氧分解,提高了BOD和氨氮的去除率.对磷的去除主要是通过取自自来水厂产生的脱水含铝给水污泥的吸附.1.4