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

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

工業(yè)公司排放的廢水成分復(fù)雜，毒性高，有機濃度高，難以從生物中分解的藥物多。經(jīng)過二次處理后，它達到了排放標準，但對環(huán)境的潛在危害仍然很大。因此,有必要對混合化工污水廠尾水進行深度處理和循環(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、管理要求高等問題,筆者針對某工業(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:投資低、操作簡單、運行和維護費用低、在處理污水的同時又能改善周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。但生態(tài)法的處理效果受植物生長及氣溫等因素的影響較大,故對進水水質(zhì)和水量的可調(diào)控性不強,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)有機組合,可實現(xiàn)優(yōu)勢互補,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/接觸過濾工藝處理后達標排放某工業(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)處理達到園區(qū)污水處理廠接管標準后,排入園區(qū)污水廠調(diào)節(jié)池,再經(jīng)混凝氣浮/SBR/接觸過濾工藝處理后達標排放。本研究用水為SBR池出水,其水質(zhì)見表1。1.2鋼混池分級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)/一級水平潛流人工濕地/二級水平潛流人工濕地/表面流人工濕地/氧化塘/三級水平潛流人工濕地/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)計處理能力為360m3/d,表面負荷為1.5m3/(m2·d)。一級潛流人工濕地、二級潛流人工濕地、自由表面流人工濕地、氧化塘和三級潛流人工濕地的有效面積分別為1350、1350、570、378和540m2,設(shè)計HRT為7.7d。該示范工程于2010年5月建成,8月投入試運行,2011年3月穩(wěn)定運行至今。四個CRI單元按一定濕干比和水力負荷交替運行,復(fù)合人工濕地系統(tǒng)則連續(xù)運行,每月采集各單元出水水樣2~3次,分析COD、NH3-N、TP等指標。1.3分析電導(dǎo)率:電導(dǎo)率儀,pH值和ORP:pH計,COD:重鉻酸鉀法,氨氮:納氏試劑分光光度法,TP:過硫酸鉀消解—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)達到穩(wěn)定的時間一般比自然培養(yǎng)方式的短。由于CRI系統(tǒng)的進水為SBR工藝的出水,其中的微生物含量較高,因此在試運行的初期采用自然培養(yǎng)的方式。在試運行的前3周,每天對CRI系統(tǒng)的進、出水COD濃度進行監(jiān)測,結(jié)果見圖1。系統(tǒng)啟動初期對COD的去除率波動較大,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,隨著填料的吸附達到飽和,對COD的去除率明顯下降,并且出水COD濃度波動大,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,加強了微生物對有機污染物的生物降解作用,也強化了介質(zhì)顆粒表面的生物膜以及介質(zhì)顆粒之間的生物絮體對污染物的截留和吸附作用,使得對COD的去除率趨于穩(wěn)定,同時使CRI系統(tǒng)的抗沖擊能力得到提升。2.2cod的去除經(jīng)過3周左右的啟動運行,CRI系統(tǒng)的出水水質(zhì)達到穩(wěn)定,于是開始連續(xù)運行。每月采樣2~3次,對系統(tǒng)進水和各單元出水水質(zhì)進行分析。系統(tǒng)進水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,且達到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)的Ⅴ類標準。經(jīng)分析,CRI系統(tǒng)對COD的去除貢獻較大,去除率達51.2%,后續(xù)人工濕地和氧化塘系統(tǒng)進一步使水質(zhì)得到凈化,且植物和藻類生長狀況良好,說明混合化工污水廠尾水的生物毒性顯著降低。另外,試驗期間經(jīng)歷了幾次較強的降雨、降溫過程,使系統(tǒng)對COD的去除率有所下降,但仍保持在70%以上,說明該系統(tǒng)具有較強的抗沖擊能力。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,生物脫氮過程包括氨化、硝化和反硝化階段。經(jīng)統(tǒng)計,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)得以順利進行,對NH3-N的去除率為50.2%,進入復(fù)合人工濕地的NH3-N<5mg/L,經(jīng)前兩級潛流人工濕地凈化后,出水NH3-N濃度已基本達到GB3838—2002的Ⅴ類標準(見圖2)。試驗過程中,季節(jié)變化對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,最常見的有磷酸鹽(H2PO4-、HPO42-、PO43-)、聚磷酸鹽和有機磷,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)通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對磷的高效去除。在連續(xù)運行中,整個系統(tǒng)對TP的平均去除率達到76.4%,最高為87.9%,出水TP平均為0.20mg/L。CRI系統(tǒng)對總磷的去除率為39.9%,在復(fù)合人工濕地系統(tǒng)中TP的去除主要發(fā)生在前端兩級潛流人工濕地,自由表面流人工濕地和氧化塘系統(tǒng)對TP的去除率較低(見圖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TP的去除率偏低。3進水水質(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)達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標