城鎮(zhèn)污水治理中,首先要解決的是優(yōu)化水體環(huán)境的問題,從水資源環(huán)境容量、進(jìn)出水水質(zhì)、治理水量等方面進(jìn)行綜合考慮;其次是在污水治理技術(shù)方面,在采取脫氮除磷技術(shù)的同時(shí),選用安全可靠、能耗較低、工藝成熟、管理方便、投資適宜的較為先進(jìn)的污水處理技術(shù);最后是在治理污水的過程中,必須結(jié)合處理方式的經(jīng)濟(jì)性和安全性,并考慮治理過程的自動(dòng)控制程度,在降低系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用和勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí),采用自動(dòng)化程度較高的設(shè)備,以提高污水處理系統(tǒng)的管理水平。
一、城鎮(zhèn)污水治理工藝選擇
城鎮(zhèn)污水處理工藝的選擇,首先必須對(duì)城鎮(zhèn)污水的可生化處理進(jìn)行判別,污水的BOD/COD比值是判別污水可生化處理的最簡(jiǎn)便且最常用的方法,城鎮(zhèn)污水主要是生活污水,其進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。
BOD/COD比值一般大于0.45,污水可生化性較好,適合采用生物活性污泥法處理。
針對(duì)城鎮(zhèn)污水的處理,根據(jù)污染物質(zhì)的去除要求,僅采用污水二級(jí)處理工藝很難得到滿足,一般情況下二級(jí)生物處理出水還含有污染物,例如BOD520~30mg/L、COD60~80mg/L、SS20~30mg/L、NH3-N15~25mg/L、P6~10mg/L,因此,為達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),在二級(jí)生物處理以后還需采用深度處理(或三級(jí)處理),以便進(jìn)一步去除出水中的有機(jī)物,懸浮物及N、P污染物,人工濕地生態(tài)濾場(chǎng)深度處理是其中最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用且環(huán)保的處理方式。
二、人工濕地污水處理技術(shù)
人工濕地屬于半生態(tài)型的污水處理系統(tǒng),主要是利用現(xiàn)有的天然條件,通過設(shè)計(jì)和改造建成,主要由濕地水生植物、微生物以及土壤基質(zhì)構(gòu)成。人工濕地滿足污水處理系統(tǒng)建設(shè)中,管理方便、低能耗、低投資的條件,同時(shí)通過水生植物的培育,可以起到美化環(huán)境的作用,可以利用廢舊池塘、溝谷等閑置土地建設(shè),無植物遮蓋,日照時(shí)間長(zhǎng)。
2.1 人工濕地的分類
人工濕地分為四種類型,分別為垂直流人工濕地、表面流人工濕地、水平流人工濕地以及潮汐流人工濕地。垂直流人工濕地利用水體自身重力條件,通過濕地床體內(nèi)部氧氣作用,對(duì)污水進(jìn)行脫磷脫氮的氧化處理,其優(yōu)點(diǎn)是氮磷整體去除效果較好,但在水質(zhì)污染負(fù)荷過高時(shí),容易引起水流堵塞;表面流人工濕地主要是利用自然形成的濕地,經(jīng)過人工處理后,通過濕地內(nèi)的植物及微生物對(duì)污水進(jìn)行再次處理,其主要優(yōu)點(diǎn)是易于建造,同時(shí)可以結(jié)合河道及濕地的環(huán)境修復(fù)工程同時(shí)進(jìn)行,缺點(diǎn)為污染物去除效率不高;水平流人工濕地是利用人工建造污水處理床體,通過污水在填料下自然流動(dòng)從而達(dá)到去除污水中重金屬及其他污染物的目的,其優(yōu)點(diǎn)為占地面積小,幾乎沒有蚊蟲滋生的情況,缺點(diǎn)為建造成本較高,容易形成滯水情況,不利于污水處理系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行;潮汐流人工濕地包括進(jìn)水、反應(yīng)、排水、空置四個(gè)污水處理步驟,主要是利用模擬潮汐控制模式,定期將外部污水引入,進(jìn)氧化處理后在排出的方式實(shí)現(xiàn)污水處理,其優(yōu)點(diǎn)是水體凈化程度較高,且治理過程先進(jìn),缺點(diǎn)是建設(shè)成本過高,實(shí)用率偏低。
2.2 生態(tài)機(jī)理
利用自然生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體進(jìn)行凈化處理,是人工濕地處理水污染主要的原理,人工濕地的生態(tài)機(jī)理包含一套完整的生態(tài)體系。首先在水體有機(jī)物的去除過程中,人工濕地將懸浮物去除和水體生物處理相結(jié)合,其次是利用水體中N元素的硝化過程和反硝化反應(yīng),降低水體中氮元素的含量,最后可以利用水生微生物,對(duì)污水進(jìn)行進(jìn)一步的深化處理。人工濕地的生態(tài)機(jī)理,是其進(jìn)行污水處理的主要方式,在提高水體的透明度、降解污染物、緩解富營養(yǎng)、凈化水質(zhì)等方面都有較高的處理效率。
2.3 污染處理模式
人工濕地采用生態(tài)化的污水處理方式,其運(yùn)行維護(hù)成本不高,管理方便,建設(shè)投資較低,技術(shù)的可行性較高,是目前城鎮(zhèn)中較為可靠和有效的污水處理方法。人工濕地首先利用水槽在濕地前端布置進(jìn)水系統(tǒng),確保進(jìn)水的水量均勻,其次利用適宜的水生植物,通過其生態(tài)特性,凈化水體,利用根部的吸附能力,降低污水中的有機(jī)物含量,利用植物的呼吸作用,增加水體中的含氧量,提高水體活性,最后利用水生植物附著的微生物,進(jìn)一步凈化水體,加速污水的處理時(shí)間,可有效降低對(duì)水污染負(fù)荷和水力的沖擊。人工濕地的結(jié)構(gòu)剖面如圖1所示。
2.4 人工濕地SS及氮磷化合物去除方式
人工濕地SS的去除方式:主要是利用活性污泥的吸附性來進(jìn)行污水中SS的處理,通過調(diào)節(jié)出水堰負(fù)荷,充分利用污泥的二次沉降來進(jìn)行吸附,同時(shí)為保持活性污泥的沉降性和凝聚性,可以在人工濕地中啟用一定的污泥負(fù)荷。
人工濕地中的活性污泥可有效去除SS,預(yù)處理SS的處理率可達(dá)40%~55%,活性污泥法SS處理效率可達(dá)90%以上。
人工濕地氮磷化合物的去除:在城鎮(zhèn)污水中,氮主要以NH3-N及有機(jī)氮形式存在,采用生物脫氮工藝消除污水中的氮化物;利用聚磷菌一類的微生物,從污水中攝取磷元素,并將磷元素以聚合的形態(tài)貯藏在菌體內(nèi),形成高磷污泥排出,達(dá)到去除磷化物的目的。
三、人工濕地在城鎮(zhèn)水污染治理中的應(yīng)用
進(jìn)入人工濕地的污水,先經(jīng)過一定的預(yù)處理,去除部分污染物,然后通過相應(yīng)的污水管道進(jìn)入污水處理廠的格柵池,利用格柵池去除污水中體積較大的不適合進(jìn)行人工濕地處理的污染物,然后進(jìn)過厭氧池進(jìn)行沉淀處理,在污水通過沉淀和分解后進(jìn)入人工濕地,最后利用人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)以及生物作用,進(jìn)一步去除污水中的有機(jī)物,提高污水處理廠出水的整體水質(zhì)。
3.1 人工濕地的設(shè)計(jì)
人工濕地在城鎮(zhèn)污水治理的應(yīng)用中,必須結(jié)合一定的污水二次處理來進(jìn)行,其總體設(shè)計(jì)平面如圖2所示。
人工濕地設(shè)計(jì)剖面如圖3所示。
3.2 人工濕地建設(shè)方案
人工濕地的建設(shè)有一定的技術(shù)要求,首先是濕地場(chǎng)地的建設(shè),濕地的長(zhǎng)寬比不能小于3:1,濕地的總深度控制在0.6~0.7m之間,池底的坡度應(yīng)該小于0.5%;其次是對(duì)濕地土壤和填充材料的要求,濕地土壤以黏土-壤土最為合適,其厚度應(yīng)該在20~40cm之間,土壤的滲透系數(shù)保持在0.025~0.35cm/h之間,填料應(yīng)以卵石、砂子、土壤、碎石為主,表層土壤的選擇要適合當(dāng)?shù)厮参锏纳L(zhǎng);最后是在濕地植物的選擇上,為了確保水生植物的成活率,大部分人工濕地選擇以千屈菜、睡蓮、水蔥、黃花鳶尾、花葉香蒲、水生美人蕉為主,在具體設(shè)計(jì)上,以滿足水體凈化要求為主,美化環(huán)境為輔。
四、結(jié)語
城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)中,人工濕地具有非常高的應(yīng)用價(jià)值,但是整個(gè)系統(tǒng)占地面積大,有可能會(huì)產(chǎn)生滲漏,導(dǎo)致地下水受污染的缺點(diǎn)。在目前城鎮(zhèn)污水治理人工濕地的實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)該根據(jù)城鎮(zhèn)的實(shí)際情況,選擇合適的濕地建設(shè)地點(diǎn),同時(shí)確保進(jìn)入濕地的污水是經(jīng)過二級(jí)生物處理后的出水,且進(jìn)入濕地生態(tài)濾場(chǎng)時(shí)已進(jìn)行過消毒處理。為避免人工濕地對(duì)地下水產(chǎn)生污染,在進(jìn)行場(chǎng)地設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量確保人工濕地內(nèi)的污水出現(xiàn)滲漏,在水平方向和垂直方向上,減少水體之間的水力聯(lián)系。( >
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