潜流人工湿地对污染物的降解特性_尹军

潜流人工湿地对污染物的降解特性尹军1,崔玉波2,韩相奎1,宋铁红1,赵可2,范丽娜2(1.吉林建筑工程学院环境工程系,吉林长春130021;2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘要:生活污水经酸化预处理后以间歇流方式进入潜流人工湿地进行后处理,结果表明,床体中充填适量石灰石可起到调节pH值的作用,系统中COD、NH+4-N、TP的变化基本符合推流式的运行特征。此外,间歇进、出水方式能最大程度地利用床体上层的大气复氧,缓解了水生植物根系放氧不足的矛盾。关键词:间歇流;潜流人工湿地;污水处理;降解特性中图分类号:X703.1文献标识码:C文章编号:1000-4602(2004)06-0047-031试验部分1.1原水水质试验用水为人工配制,其水质见表1。表1原水水质mg/L项目CODNH+4-NTP范围162～33530.7～46.411.5～23.9均值26841.117.71.2试验装置及方法人工湿地的结构见图1,床体所用填料见表2。图1人工湿地结构表2填料特征参数填料高度(cm)材料粒径(cm)0～10石灰石3～510～24粗砂0.5～124～48细砂0.05～0.2处理区长为150cm,宽为48cm,高为55cm,填料层高为48cm,坡度为1.5%。填料层平均孔隙度为25%,有效水容积为85.6L。床体上部种植芦苇,芦苇株距为12cm×12cm。进水区长为13cm,宽为48cm,高为55cm,粒径为3～5cm的石灰石填充高为32cm,起调节pH值和过滤作用。原水经酸化预处理后(COD、NH+4-N、TP的均值分别为224、37、12.8mg/L;pH值=5.6～6.5,均值为6.2)从进水口由床体底部上行进入人工湿地,考察了一定水力停留时间(HRT)下床体不同长度及高度处COD、NH+4-N、TP的去除情况及pH值的变化规律。沿床体长度方向的32、77、122cm处设取样器,分别在高为12、22、32cm处取样。采用间歇方式进、出水(12h进水、12h出水)。在出水侧32cm高处设出水口,周期性排放32cm高度以上的处理水,每周期处理水量为21.4L,HRT为4d。2结果与讨论2.1COD的降解情况试验中系统的COD负荷为48～99.6kg/(hm2·d),平均为73.9kg/(hm2·d),出水COD为34～86mg/L(平均为56mg/L),COD去除率为66%～84%(平均为75%)。图2是4月—8月间(室温为17.5～23℃)系统对COD的降解情况。由图2可知,COD的降解基本符合推流式运行的特征,但在沿程(即池长方向)为0～77cm区间的降解速率较77～150cm的稍快。经分析其原因主要为:原水经酸化预处理后粘度增大,粘附力强,进入湿地后易被介质、植物根系及微生物截留、吸收和降解,随着流程的加长则水的粘度逐渐减小,易降解有机物逐渐·47·中国给水排水2004Vol.20CHINAWATER&WASTEWATERNo.6减少,所以后半程的COD降解速率有所下降。图2系统内COD的降解过程COD值沿床高变化幅度亦不尽相同,22～32cm高度区间的COD降解幅度较12～22cm区间的明显增大。这是由于间歇式进、出水可以造成湿地从表面至一定深度内的大气复氧,连同植物根系的放氧作用,在此范围内形成了好氧或微氧环境,导致有机物降解速度加快。2.2NH+4-N的转化规律系统的NH+4-N负荷为9.1～13.8kg/(hm2·d),平均为10.5kg/(hm2·d),出水NH+4-N为13.2～17.5mg/L(平均为14.8mg/L),NH+4-N去除率为51.8%～68.1%(平均为60%)。图3显示了NH+4-N在系统内的转化情况。图3系统内NH+4-N的变化情况有关人工湿地去除NH+4-N的研究结果差别较大,多数研究表明,无论HRT大小,系统对其去除率<50%,但也有NH+4-N去除率高达94%的报道。最近的研究表明,植物的根系多小于30cm,因此增加床体深度不能显著增强根系的放氧作用。由图3可知,床体内的NH+4-N变化规律与COD的类似,也基本符合推流式运行的特征,表现为32cm高度处的NH+4-N浓度明显较22、12cm高度处的低。待处理水在根系区流动,一方面充分利用了根系的放氧,另一方面在水位持续下降12h的过程中排水口以上区域也完成了大气复氧,为下一批次污水的淹没提供了尽可能多的氧,从而利于硝化作用。综上所述,采取间歇进、出水方式运行可以提高对NH+4-N的去除能力。2.3TP的去除特征系统的TP负荷为3.4～7.1kg/(hm2·d),平均为5.26kg/(hm2·d),出水TP为6.9～8.9mg/L(平均为8.5mg/L),TP去除率为28%～39%(平均为33.5%)。试验期间