降流式厌氧生物滤池与人工湿地组合工艺处理中小城镇生活污水

Posted 2023-01-14 湿地

篇首语：不畏过往，不惧将来。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了降流式厌氧生物滤池与人工湿地组合工艺处理中小城镇生活污水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

生活污水是城市发展中的产物，随着经济的迅速发展，城镇人口不断增加，规模不断扩大，其产生量也不断增加。生活污水近80％未经处理直接排入河湖海中。生活污水中大量的污染物质会加重受纳水体的污染物质，造成水体水质恶化。按建设部规划要求，我国在2010年城市污水处理率应达60％。常规的生化二级处理工艺，能有效地降低污水中的五天生化需氧量(BODs)和悬浮物(ss)，但对 N、P等营养物只能去除10％一20％，其结果远不能达到二级排放标准。同时，常规的生化二级处理工艺限于投资和运行费用过高，运行管理复杂，难以在中小城市推广。因此，研究开发投资少、运行费用低、操作简单、适应性强、且具有脱N除P的生物污水处理工艺显得尤为重要。

本文介绍一种新型的生活污水处理工艺—— 降流式厌氧生物滤池 (Down Anaerobic Biofilter)与人工湿地(Constructed Wetland)组合工艺处理中小城镇生活污水。

1 DAF反应器去污机理

DAF是一种简单低耗的内部填充有微生物载体的降流式厌氧生物反应器。载体选用聚丙烯悬浮球，漂浮于反应器的上部，厌氧微生物部分附着生长在填料上，形成厌氧微生物膜，部分以厌氧活性污泥的形式存在于填料空隙间处于悬浮状态。废水流过已经挂膜的填料，在微生物膜的吸附与代谢和滤料截留的共同作用下，污水中的有机污染物得以分解与去除，并能产生沼气。填料表面的生物膜不断生长，部分老化的生物膜则剥落随出水排出。

生活污水中的有机物基本上可分为碳水化合物、脂肪、蛋白质三大类，这些有机物在厌氧反应器中的降解过程一般经历四个阶段：(1)水解阶段：高分子有机物在细胞外酶的作用下被分解为小分子，这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。(2)发酵阶段：水解阶段的小分子化合物在发酵细菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外，这些简单的化合物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、CO 、H 、 NH，、HzS等，这一阶段发酵细菌也利用部分物质合成新的细胞物质。(3) 产生乙酸阶段：发酵阶段的产物被进一步转化为乙酸、Hz、H CO，及新的细胞物质。(4)产生甲烷阶段：前一阶段的乙酸、Hz、H CO，等被转化为最终产物CH 、CO 及新的细胞物质。

2 人工湿地去污机理

人工湿地(CW)是根据自然湿地模拟的人工生态系统，是一种新型废水处理工艺。它利用自然生态系统中所发生的物理、化学和生物作用的综合效应来实现对废水的净化。

2．1 人工湿地对有机物的去除

人工湿地对有机物有较强的降解能力，成熟的人工湿地系统中的填料表面及植物根系生长着生物相较为丰富的生物膜。废水流经湿地，不溶性有机物通过湿地沉淀、过滤作用，从废水中截留下来而被微生物利用；可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收和生物代谢降解过程被去除。

2．2 湿地系统对N、P的去除

人工湿地对N的去除作用包括基质的吸附、过滤、沉淀及NH，的挥发、植物的吸收和微生物的硝化和反硝化作用。湿地植物通过光合作用产生的氧气，通过植物的茎、根毛输送并释放到湿地环境中，供给湿地床除污需氧量，由于茎、根毛对氧气的输送，在根毛周围形成了一个好氧区域，而离根系较远的区域呈现缺氧状态，更远的区域则处于厌氧状态，使根系周围的水环境中依次呈好氧、缺氧及厌氧状态，相当于许多串联或并联的A O单元，使硝化和反硝化同时发生，实现生物脱N，湿地系统对N 的去除主要是取决于微生物的硝化和反硝化作用。

人工湿地对P的去除作用包括基质的吸收和过滤、植物的吸收、微生物去除及物理化学作用。表层土壤 (含ca)中ca与P的反应、含ca填料与P的反应，生成不溶性Ca3PO．而从废水中沉淀去除，湿地床中植物吸收无机P，在吸收同化作用下，将无机P 变成植物体的组成部分，最后通过植物收割去除，微生物对P的去除是由于P在还原区以磷酸盐的形式释放到流动相中，而在好氧区除P菌有过度吸收磷酸盐的能力，将P吸收去除。

3 DAF+CW 组合处理生活污水

3．1 中小城镇生活污水的特征和污水处理要求

(1)中小城镇人口较少，分布广而且分散，生活污水水质、水量波动性大，排水管网很不健全，因此，所选污水处理工艺应抗冲击负荷能力强，且宜就近单独处理。

(2)中小城镇经济力量薄弱，因此，污水处理应充分考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗的工艺。 (3)中小城镇缺乏污水处理专业人员，所选工艺应运行管理简单，维护方便。

3．2 DAF+CW 组合

DAF反应器原则上只是一种预处理工艺，单独的厌氧处理没有提供对N、P等营养元素去除的环境，出水化学需氧量(COD)也仍然偏高，因此，对DAF出水进一步处理很有必要。

中试的DAF反应器直径为30 cm，高为2．5 In，采用宜兴建达填料厂生产的聚丙烯多孔球型悬浮填料，直径为 25ram，略轻于水，该填料比表面积大，填料投加比例为2／3。人工湿地用混凝土构筑(6mx2mxO．7m)，池内基质有三层，底层为30～50mm小豆石(厚 50mm)，中间铺5mm～20mm砾石(厚 450ram)，表层是厚度15ram的土层(土：石灰石=10：1，石灰石粒径为5ram)，湿地种植芦苇。

所用试验用水取自扬州大学水建学院生活区化粪池出水，COD浓度平均值为168mg／L，PH=6．8左右，水温平均为22℃。中试的工艺流程为生活污水一初沉池一厌氧生物滤池一调节池一人工湿地一出水。

DAF反应器采用直接启动的方法，取扬州中丹啤酒厂污水处理站的消化污泥作为厌氧接种污泥，生活污水与厌氧接种污泥各占50％，同时投加适量玉米粉，静态接触2d，连续进水，系统从2003年4月中旬开始运行，到2003年8月初，记录了中试每天的进水负荷。经统计，系统平均的进水负荷为0，2m3／(m2·d)，试验数据见表1。

物的吸收以及逐步提供了去除污染物的环境，使得污染物去除率也相应提高。由于污染物经DAF大部分去除，在负荷率不变的情况下，可大大缩小湿地面积，解决了人工湿地与其他好氧处理工艺相比占地面积大的问题，而SS经DAF已去除部分，所以人工湿地也不会因ss过高造成容易堵塞表1 中试系统水质净化效果项目 PH SS C0Dcr NH3一N 11) (mg／L) (mg／L) (mg／L) (mg／L) 进水水质 6．8 124 168 35 8 出水水质 7，8 9 30 8 1 去除率(％) 92，7 82 70 87．5 试验结果表明，DAF挂膜容易，不需污泥回流，HRT(水力停留时间)为3h，容积负荷为1．12～1．38kgCOD／(m3· d)，COD去除率可保持60％左右。

经DAF+CW 组合，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。

在试验初期，系统出水中的各项污染物指标和去除率变化很大，说明系统在开始运行阶段处于不稳定状态，而在初期，P的去除率相对较高，说明床体中基质通过对P的吸收、吸附、生成CaaPO4等沉淀物质而达到去除P 的效果，也即床体本身具有较好的脱P 功能。在运行初期SS的去除就呈现较高的去除率，表明ss经DAF预处理后，主要是湿地床体对其过滤、沉淀、吸附作用的结果。5、6月份正是芦苇生长的季节，长势旺盛，随着植物在基质中逐渐形成根区作用层，植物对营养问题，同时可以查看中国污水处理工程网更多关于降流式厌氧生物滤池与人工湿地组合工艺的技术文档。

4 结论

DAF+CW是一种无动力组合工艺，技术可行，经济合理，有良好的生态效益。DAF作为生活污水的预处理技术，成本低，设备简单，易于操作，管理方便。人工湿地作为DAF的后续工艺，具有处理效果好，去除N、P能力强，运转维护管理方便，造价与运行费用低等优点，有着传统的厌氧+好氧组合工艺无法比拟的优势。人工湿地种植沼泽植物，如芦苇、美人蕉等，可增大绿化面积，美化环境；污水经进一步净化，也可满足回用，获得污水处理与资源化的最佳效益，对经济与社会的可持续发展有重要意义。来源：江苏水利作者: 叶亚玲鲁梦江