人工湿地+生态塘耦合深度处理污水厂尾水

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随着我国社会经济的快速发展,水资源短缺和污染现象逐渐变成人们关注的焦点。而污水处理厂尾水具有总量大和污染物浓度较高的特征,直接排入受纳水体会引起受纳水体不同程度的污染。对污水厂尾水深度处理并实现回收利用可以缓解我国水资源短缺和污染现状,达到水资源的可持续性发展要求。与传统水处理技术相比,人工湿地和生态塘技术在深度处理方面更有优势。二者结合可以综合二者的优势,弥补不足,深度净化水质,稳定出水水质。以深圳市滨河污水处理厂尾水为研究对象,探讨了高效垂直流人工湿地+生态塘组合工艺在尾水深度处理中的应用,拟为组合净化系统的实际工程应用提供理论依据。本研究首先从小试生态塘的净化试验研究中筛选高效且具有景观效果的优势生态塘:选择广东省常见的5种具有净化能力的沉水植物构建不同的生态塘,从营养盐耐受程度、不同生态塘复氧率以及对各污染物的去除效率方面,深入考察生态塘在净化水质方面的能力以及稳定性,为组合系统中试工程的建立筛选优势生态塘。其次是在选定的优势生态塘基础上,建立垂直流人工湿地+生态塘中试工程,研究中试工程的最优水力条件,并在最优水力条件的基础上研究中试工程运行一年的运行效果及变化规律,以及生态塘不同点位之间组合工艺水质净化效果的差异。最后在中试工程监测数据的基础上,对组合工艺出水做水质评价和效益评价,探讨组合工艺的实际运行效果为组合工艺的实际工程应用提供参数依据。本研究主要得出以下结论:(1)生态塘净化实验:不同生态塘对氨氮浓度表现出不同的耐受程度。其中最明显的是黑藻在氨氮0.2mg/L时对CODCr和TP去除率较高,其他生态塘均在氨氮4.0mg/L时表现出对CODCr和TP较高的去除率。不同生态塘复氧能力不同:表现为金鱼藻和苦草复氧能力较高,复氧率可分别达到99.85%、91.17%。生态塘对污水中各污染物表现出不同的去除效果:其中各生态塘对CODCr的去除率不高,去除率最高的金鱼藻也只能去除35.13%;各生态塘稳定期对NH3-N的去除效果介于50-60%,其中穗花狐尾藻和苦草对NH3-N去除率较高,可分别高达66.45%、63.74%;各生态塘稳定期对tn的去除效果介于60-85%,其中金鱼藻和马来眼子菜对tn去除率较高,可分别高达81.16%、77.29%;各生态塘稳定期对tp的去除效果介于30-50%,其中黑藻和苦草对tp去除率较高,可分别高达46.29%、43.74%;(2)垂直流人工湿地+生态塘中试净化试验:垂直流人工湿地系统和生态塘系统对污染物净化效果受水力负荷影响且影响规律不同。其中,垂直流人工湿地系统,随着hlr的增加,对codcr的去除率先升高后降低但变化不明显,对nh3-n和tn的去除率逐渐下降,对tp的去除率先升高后降低,而生态塘系统,随着hlr的增大对各污染物的去除规律基本一致,对codcr、nh3-n、tn、tp的去除效率均随hlr的增大而降低。湿地水力负荷545.5mm/d,生态塘水力负荷112.5mm/d为组合系统最优工况。在最优工况下,组合系统对污水处理厂尾水有显著的净化效果,对codcr、nh3-n、tn和tp的去除效果可高达59.22%、81.06%、93.11%、55.81%,出水达到《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)Ⅳ类标准;湿地、生态塘及组合工艺对codcr、nh3-n、tn的处理效果与深圳气温走势一致,处理效果与温度成正相关,而对tp的去除效果与温度无关;污染物浓度整体上随流程的延长而下降,去除率逐渐上升。(2)中试系统运行效果评价:采用单因子污染评价法、综合污染指数评价法、富营养化评价法以及模糊综合污染指数法对中试系统做了水质评价分析,均以《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)Ⅳ类标准为基准,评价结果表明:运行一年的阶段内,出水各监测项目基本达标,仅有少数超标。其中超标项是nh3-n、tn、tp,多集中在冬季,超标度不超过6.67%、4.67%、6.67%。codcr、nh3-n、tn和tp的达标率分别高达100%、94.44%、93.75%、97.92%;冬季12月、1月、2月、3月的工艺出水水质等级达到基本合格,其他时间出水水质达到合格;在进水属于轻度富营养的前提下组合系统出水可达到中营养水平,出水富营养化指数介于36.31-49.21;11月、12月、1月、2月、3月份组合工艺出水对Ⅳ类水质标准的隶属度大,分别为:0.3621、0.5202、0.6142、0.6331、0.2992,工艺出水为Ⅳ类水质,而其他时段出水为Ⅲ类水质,表明冬季出水水质较其它季节较差,但仍能达到Ⅳ类标准;效益评价分析表明:组合工艺的运行,可大幅削减受纳水体的污染负荷,有效改善地表水环境,稳定运行一年,至少可以减少CODCr排放量9.85t/a、NH3-N排放量1.73t/a、TN排放量4.96t/a、TP排放量0.16t/a;出水可作为河道补充水及绿化用水,具有良好的环境和经济效益。
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