人工濕地處理工業(yè)廢水尾水的運(yùn)行效果分析

駱智青

(中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215131)

目前太湖地區(qū)水體富營(yíng)養(yǎng)化較嚴(yán)重，為有效的提升太湖地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，維護(hù)生態(tài)平衡，2018年5月，太湖地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布了《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染排放限值》，提高了污水廠尾水排放的標(biāo)準(zhǔn)。

目前蘇州市相城區(qū)陽(yáng)澄湖鎮(zhèn)澄陽(yáng)污水處理有限公司尾水排放執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)的尾水排入界涇河，最終匯入陽(yáng)澄湖西湖。但未達(dá)到太湖流域的的主要水污染物排放限值，本工程采取“生物塘+人工濕地”模式深度處理澄陽(yáng)污水廠尾水，也順應(yīng)了2018年12月提出的《江蘇省太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠DB32/1072提標(biāo)技術(shù)指引》規(guī)范要求。

本次采用的人工濕地為上行垂直流、下行垂直流組合濕地，其中包含填料、水生植物、微生物，主要為生物處理和物理吸附，能夠有效的對(duì)有機(jī)物去除、氮元素脫離、磷元素吸收、污水中的雜質(zhì)和顆粒物截流，且人工濕地運(yùn)營(yíng)成本較低，適合更廣泛的推廣[1-3]。

本研究的對(duì)象為澄陽(yáng)污水處理廠工業(yè)廢水尾水，處理規(guī)模為2.0×104m3/d，污水廠原出水口水質(zhì)為一級(jí)B出水，對(duì)該處水質(zhì)進(jìn)行人工濕地處理，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的提升。

1 工程設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

蘇州市相城區(qū)陽(yáng)澄湖鎮(zhèn)澄陽(yáng)污水處理有限公司目前工業(yè)廢水主要采用的是AO工藝配合多級(jí)混凝沉淀，目前出水指標(biāo)可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)“生物塘+人工濕地”，使得出水主要指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中規(guī)定的IV類水標(biāo)準(zhǔn)及以上。即NH3-N1.5 mg/L，COD30 mg/L，TP0.3 mg/L，DO10 mg/L，銻≤5 μg/L。

1.2 裝置設(shè)置

本項(xiàng)目主要工程內(nèi)容包括：(1)引水管400 m；(2)生態(tài)氧化塘1000 m2；(3)復(fù)合垂直流人工濕地12000 m2；(4)復(fù)合生態(tài)浮床3600 m2；(5)景觀湖生態(tài)凈化系統(tǒng)320000 m2。在生態(tài)氧化塘(EOP)、復(fù)合垂直流人工濕地(CVF)、景觀湖生態(tài)凈化系統(tǒng)(LEP)三處添加取樣點(diǎn)。

本次取樣測(cè)試時(shí)間持續(xù)179天，取樣次數(shù)為13次，初始采樣時(shí)間為2018年3月23日。試驗(yàn)最后一次采樣為2018年9月17日。

圖1 工程流程圖

2 本次分析使用方法

化學(xué)需氧量的測(cè)定采用的是重鉻酸鹽法HJ828-2017，TP的測(cè)定采用的是鉬酸銨分光光度法GB/T11893-1989，TN的測(cè)定采用的是堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法HJ636-2012，NH3-N的測(cè)定采用的是納氏試劑分光光度法HJ535-2009，應(yīng)用社會(huì)科學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件(SPSS)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3 結(jié)果與討論

3.1 人工濕地對(duì)CODCr去除效果的影響

研究發(fā)現(xiàn)，污水廠尾水出水從EOP進(jìn)入到CVF再進(jìn)入到LEP尾水CODCr濃度均有不同程度的去除，其中從EOP進(jìn)入CVF后，在試運(yùn)營(yíng)成功后6個(gè)月內(nèi)去除效率最高達(dá)46.2%，最低為17.1%，平均去除效率為29%；從CVF進(jìn)入LEP后在試運(yùn)營(yíng)成功后6個(gè)月除了首日調(diào)試水體不穩(wěn)定外，均有不同程度的去除，其中去除效率最高達(dá)50.6%，最低為3.9%，平均去除效率為17.4%；系統(tǒng)整體平均去除率為41.6%，顯著提高了CODCr的去除效率(圖2)。

圖2 CODCr的去除

人工濕地對(duì)水體中CODCr濃度的去除有顯著影響，由于CODCr的去除為耗氧過(guò)程，EOP進(jìn)入CVF后，通過(guò)垂直潛流濕地內(nèi)植物泌氧，和填料內(nèi)部微生物進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)污水廠尾水中較低濃度的CODCr有降解作用[4]。從CVF進(jìn)入LEP后，景觀湖泊水體的溶解氧量大，加上景觀湖湖面較大，水體量大，存在的背景CODCr濃度較低，使得尾水中的CODCr濃度進(jìn)一步降低。

3.2 人工濕地對(duì)NH3-N去除效果的影響

研究表明，污水廠尾水NH3-N含量在0.300～2.066 mg/L之間，水質(zhì)除了試運(yùn)營(yíng)起第32天進(jìn)水出現(xiàn)了2.066 mg/L后，其余月份水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中III類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)從EOP進(jìn)入到CVF，NH3-N 6個(gè)月內(nèi)去除效率最高達(dá)43.8%，其中試運(yùn)營(yíng)后第17、63天出現(xiàn)部分負(fù)增長(zhǎng)；從CVF進(jìn)入LEP后有不同程度的去除，其中去除效率最高達(dá)48.4%，其中試運(yùn)營(yíng)后第63、94、138、179天出現(xiàn)部分負(fù)增長(zhǎng)；系統(tǒng)整體最高去除率為58%，在試運(yùn)營(yíng)后第63、138天出現(xiàn)部分負(fù)增長(zhǎng)(圖3)。

圖3 NH3-N的去除

研究發(fā)現(xiàn)，負(fù)增長(zhǎng)的原因主要由于(1)污水廠尾水中NH3-N含量較低，本身NH3-N濃度含量已經(jīng)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中III類標(biāo)準(zhǔn)；(2)由于動(dòng)植物分泌及殘?bào)w分解，NH3-N含量在較低情況下，可能因濕地存在的背景NH3-N濃度而升高[5]；(3)本次景觀湖生態(tài)凈化系統(tǒng)中的水體水面較大，景觀湖本身存在的NH3-N含量較濕地高。

3.3 人工濕地對(duì)TN去除效果的影響

研究表明，污水廠尾水TN含量在6.20～13.67 mg/L之間，水質(zhì)均未達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，且超出《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)V類標(biāo)準(zhǔn)3.1～6.8倍。水從EOP進(jìn)入到CVF，TN6個(gè)月內(nèi)均有不同程度的去除，去除效率最高達(dá)80.4%，最低為32.1%，平均去除率達(dá)61.6%。從CVF進(jìn)入LEP后，去除效率最高達(dá)86.8%，最低為9.7%，平均去除率達(dá)56.1%。系統(tǒng)整體最高去除率為93.8%，最低為75.5%，在試運(yùn)營(yíng)后第1、2月TN含量未達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)IV類標(biāo)準(zhǔn)(圖4)。

圖4 TN的去除

研究表明，污水廠尾水中TN含量并呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定下降的趨勢(shì)，CVF對(duì)TN去除率穩(wěn)步上升，在7-9月份(105～179天)TN去除率均達(dá)到75.9%以上，最高為8月份(138天)達(dá)到81.0%，主要由于濕地對(duì)TN的去除也是受到微生物、植物的影響，在7-9月，微生物隨著溫度的上升活性提高，植物在此時(shí)段光照時(shí)間充分，根莖對(duì)養(yǎng)分的吸收較快，對(duì)TN的去除較高[6]。從CVF進(jìn)入LEP后前3個(gè)月的去除率較高，主要為景觀湖背景TN值較低，最終趨于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)IV類標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 人工濕地對(duì)TP去除效果的影響

研究表明，污水廠尾水TP含量在0.021～0.092 mg/L之間，水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中II類標(biāo)準(zhǔn)，水從EOP進(jìn)入到CVF，TP 6個(gè)月內(nèi)去除效率最高達(dá)26.9%，其中試運(yùn)營(yíng)后第1、63、133、138天出現(xiàn)去除負(fù)增長(zhǎng)；從CVF進(jìn)入LEP后無(wú)明顯的去除，其中試運(yùn)營(yíng)后第18、32、63、94、105、117、179天均出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)(圖5)。

圖5 TP的去除

本次試驗(yàn)中TP濃度去除效率差的原因主要為(1)本次污水廠處理的水體在排入濕地系統(tǒng)時(shí)進(jìn)水TP濃度較低，濕地和景觀湖泊內(nèi)TP濃度背景值較高；(2)本實(shí)驗(yàn)為防止人工濕地堵塞，采取的填料粒徑較大，且填料選取的材質(zhì)為碎石，填料吸附效果較差，且植物對(duì)磷吸收有限[7]。

4 結(jié) 論

垂直潛流人工濕地+景觀湖生態(tài)凈化系統(tǒng)處理陽(yáng)澄湖工業(yè)廢水污水廠尾水中，對(duì)CODCr、TN處理效果明顯。其中垂直潛流人工濕地在去除時(shí)CODCr主要植物泌氧和填料內(nèi)部微生物進(jìn)行反應(yīng)，使CODCr有降解作用；在垂直潛流人工濕地去除TN中，7-9月的去除效果最佳，去除效率達(dá)到75.9%以上；進(jìn)入景觀湖生態(tài)凈化系統(tǒng)后，景觀湖水體量大，景觀湖泊水體背景CODCr、TN濃度較低，使得尾水中的CODCr、TN濃度進(jìn)一步降低。

本次試驗(yàn)對(duì)尾水中NH3-N、TP處理效果一般，主要由于污水廠處理的水體在排入濕地系統(tǒng)時(shí)進(jìn)水TP濃度較低，濕地和景觀湖泊內(nèi)TP濃度背景值較高，導(dǎo)致去除差異不明顯。