一种改进型潜流湿地处理城市污水试验研究

陈　旸　孙可迪　王少波

(1.上海环保工程成套有限公司，上海　200070；2.上海和清环境科技有限公司，上海　200070)



一种改进型潜流湿地处理城市污水试验研究

陈旸1孙可迪2王少波1

(1.上海环保工程成套有限公司，上海200070；2.上海和清环境科技有限公司，上海200070)

【摘要】人工湿地(CW)是一种绿色生态型污水处理技术。它的处理工艺简单，处理效果好。本文介绍了利用潜流湿地(SSFW)处理城市生活污水试验的结果，以及与改造后湿地处理效果的对比；试验采用竹子、夹竹桃和灯芯草作为湿地的净化植物，采用焦炉炉渣作为湿地的填料。当水力停留时间为6h时，原湿地COD(cr)去除率为37.2%；BOD5去除率为64.5%；SS去除率为69.3%。当水力停留时间为6h时，改进型湿地COD(cr)去除率为50.4%；BOD5去除率为73.4%；SS去除率为80%；氨氮去除率为26.7%；总磷去除率为37.7%。

【关键词】人工湿地(CW)；潜流湿地(SSFW)；净化植物；填料；城市污水；污水处理

目前世界上推崇的污水生态处理系统中，人工湿地处理系统就是其中的一种。人工湿地污水处理技术是70年代发展起来的，后在欧美许多国家迅速得到推广应用。人工湿地是根据天然湿地净化原理发展而来的。它分三种类型，分别为地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地[1]。它是一种低成本、低能耗的绿色生态处理系统[3]。

本试验中的原湿地和改进型湿地均采用潜流湿地，主要是由于潜流湿地受气候影响小、卫生条件好[3]，而且可以利用填料表面生长的生物膜和植物的根系进一步提高处理效果[4]。本试验旨在考察用竹子、夹竹桃和灯芯草作湿地净化植物、用炉渣作湿地填料对污水的净化效果。

1试验装置、材料与方法

1.1试验装置

本试验原湿地(图1)和改进型湿地(图2)宽度为57m，污水进湿地前设预处理沉淀区原湿地为10m、改进型湿地为7m，污水在原湿地中流过长度为18m、在改进型湿地中流过长度为21m，湿地深0.6m。

图1　原湿地流程

图2　改进型湿地流程

1.2试验材料

1.2.1填料

本试验采用焦炉炉渣作为湿地的填料，这样不但增大了吸附面积，而且提高了抗堵塞能力。试验中所用炉渣直径为2～7cm。

1.2.2净化植物

本试验采用竹子、夹竹桃和灯芯草作为湿地的净化植物。竹子是当年新长出的幼竹。

1.3试验方法

1.3.1试验流程

进水→预沉淀→潜流湿地→出水。

进水为高负荷滤池的出水，出水排入人工渠。

1.3.2配水方式

配水方式为连续配水，水力停留时间为6h。为防止进水口堵塞，进水前设置预处理沉淀池[5]。试验所用污水取自上海奉贤生活污水经高负荷生物滤池预处理后的出水。

1.3.3各检测项目的测定

检测项目包括进、出水的CODcr，BOD5，SS，NH3-N，TP和Do。

CODcr采用重铬酸钾氧化—还原滴定法及美国Merck分光光度仪；BOD5采用德国OxiTop压力式BOD测量装置；SS采用重量法；NH3-N采用蒸馏和滴定法；TP采用钼锑抗光度法；Do采用美国Fisher Scientific便携式溶解氧测量表。

2试验结果

试验过程中定期从取样渠中取水样进行分析，测量所得进、出水各指标数据如表1和表2。

表1　原湿地进水和出水各指标数据　mg/L

表2　改进型湿地进水和出水各指标数据　mg/L

各指标的去除情况如表3。

由表3可知，原湿地出水的CODcr值较稳定，且都低于100mg/L。CODcr平均去除率为37.2%。出水的BOD5值也较稳定，且都低于40mg/L。BOD5平均去除率为64.5%。湿地对固体悬浮物(SS)的去除效果很好，出水的SS值非常稳定，且都低于20mg/L。SS平均去除率为69.3%。由上表可以看出，本试验原湿地对氨氮和总磷几乎没有去除效果。这主要是因为本湿地基本上处于厌氧或兼性状态，氨化菌仍在将污水中剩余的有机氮转化为氨氮，聚磷菌也处于释磷状态[6-7]。另由DO数据也可以看出，本试验原湿地处于厌氧或兼性状态。

表3　两种湿地各指标平均去除率(%)

而改进型湿地的处理效果明显优于原有湿地，CODcr平均去除率为50.4%，BOD5平均去除率为73.4%，SS平均去除率为80%，氨氮平均去除率为26.7%，总磷平均去除率为37.7%。

由此可见，改进型潜流人工湿地增强了湿地中的氨化作用和硝化反硝化作用，明显增强了湿地对氨氮和总磷的去除效果。

图3是两种湿地平均去除率对照图。分别将原湿地和改进型湿地的化学需氧量(CODcr)、五日生化需氧量(BOD5)、固体悬浮物(SS)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)和溶解氧(DO)的去除效果进行对照。

图3　两种湿地各指标平均去除率对照图

3分析与讨论

根据试验可知，原试验湿地处理生活污水，有较强的去除污水中CODcr、BOD5和SS的能力。水力停留时间为6h时，CODcr平均去除率为37.2%；BOD5平均去除率为64.5%；SS平均去除率为69.3%。可以看出，去除率并不高，这主要是因为：第一，不排除水力停留时间短的原因；第二，高负荷生物滤池的出水中，这三项污染指标已经很小。

试验结果显示，原试验潜流湿地对氨氮和总磷几乎没有去除效果。这主要是因为原湿地基本上处于厌氧或兼性状态，氨化菌仍在将污水中剩余的有机氮转化为氨氮，而硝化反应要在好氧条件下才能发生，因此，氨氮无法转化为硝态氮，致使出水中含有大量的氨氮；此外，聚磷菌要在好氧条件下才能进行有氧呼吸，从外部摄取磷，在厌氧条件下，聚磷菌处于释磷状态。

而改进型湿地由于设计为好氧—厌氧—好氧交替进行的新的处理流程，好氧段湿地深0.3m，厌氧段湿地深0.8m，处理效果明显好于原湿地。根据实验数据可以看出，改进型湿地明显地增强了湿地中的氨化作用和硝化反硝化作用。改进型湿地可使已经过氨化作用的污水在第一好氧段进行硝化反应，在厌氧段进行反硝化反应，达到脱氮目的。聚磷菌在第一好氧段进行有氧呼吸，从水中摄取磷；在厌氧段将体内ATP水解，放出磷；在第二好氧段又进行有氧呼吸，更加大量地从水中摄取磷，达到除磷目的[8-9]。

参考文献：

[1]Volker Luederitz.Nutrient removal efficiency and resource economics of vertical flow and horizontal flow constructed wetlands[J]. Ecological Engineering，2001 (18)：157-171.

[2]Jan Vymazal.The use of sub-surface constructed wetlands for wastewater treatment in the Czech Republic：10 years experience[J].Ecological Engineering.2002，(18)：633-646.

[3]沈耀良等.废水生物处理新技术—理论与应用[M].北京：中国环境科学出版社，1999.

[4]吴振斌等.垂直流人工湿地的设计及净化功能初探[J].应用生态学报，2002，13(6)：715-718.

[5]Rosario Pastor.Design optimisation of constructed wetlands for wastewater treatment[J].Resources，Conservation and Recycling，2003，(37)：193-204.

[6]上海市环境保护局.废水生化处理[M].上海：同济大学出版社，1999.

[7]陈坚.环境生物技术[M].北京：中国轻工业出版社，1999.

[8]贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].北京：中国轻工业出版社，1998.

[9]吴晓磊.人工湿地废水处理机理[J].环境科学，1995，16(3)：83-86.

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A Pilot Study of An Improved Subsurface Flow Wetland in City Sewage Treatment

CHEN Yang1SUN Kedi2WANG Shaobo1

(1.Shanghai Environment Protection Complete Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200070；2.Shanghai Heqing Environment Technology Company，Shanghai 200070)

Abstract：Constructed Wetland(CW) is a natural ecotypic sewage treatment technology. Its technics is simple and it has a good effect of treatment. The result of study that Subsurface Flow Wetland(SSFW) used in Shanghai sewage treatment is introduced here，and the contrastive analysis with the improved wetland. The decontaminating plants are bamboo，oleander and rush，and the filter media used is slag. As hydraulic retention time of SSFW is 6h，the removal efficiency of the process observed in this study is 37.2% for the chemical oxygen demand(COD(cr))，64.5% for the biological oxygen demand(BOD5)，and 69.3% for the suspended solids(SS).An improved scheme is proposed at the last part. As hydraulic retention time of SSFW is 6h，the removal efficiency of the process observed in the improved wetland is 50.4% for the chemical oxygen demand(COD(cr))，73.4% for the biological oxygen demand(BOD5)，80% for the suspended solids(SS)，26.7% for the ammonia nitrogen(NH3-N)，37.7% for the total phosphorus(TP).

Keywords：constructed wetland(CW)；subsurface flow wetland(SSFW)；decontaminating plant；filter media；city sewage；sewage treatment

中图分类号：X703.1

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)02-0055-03

作者简介：陈旸，工程硕士，高级工程师，研究方向为污水生物处理

引用文献格式：陈旸等.一种改进型潜流湿地处理城市污水试验研究[J].环境与可持续发展，2016，41(2)：55-57.