跌水接触氧化人工湿地技术处理农村污水研究蒋毓婷

第47卷第7期辽宁化工Vol.47，No.72018年7月LiaoningChemicalIndustryJuly，2018收稿日期：2018-05-10作者简介：蒋毓婷（1992-），女，硕士，辽宁省铁岭市人，研究方向：水污染控制理论与技术。蒋毓婷，许海瀛（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）：针我国村镇分散式污水水质、水量的特点并综合考虑经济、技术等存在的问题，设计了单板交替式跌水方式，并将其与传统人工湿地装置组合处理农村污水。本装置由跌水接触氧化单元和人工湿地单元这两个单元组成。采用生物-生态方法相结合的工艺理念，先通过跌水接触氧化生物法去除有机物以及氮，后通过人工湿地的内部好氧-缺氧-厌氧环境对污水中的有机物及氨氮进行深度去除。：农村污水；跌水接触氧化；人工湿地；生物-生态组合装置：TQ085+.413：A：1004-0935（2018）07-0671-03农村环境依山傍水，人们习惯于就近直接排放未经过处理的污水进入土壤或河流。而农村污水未经过处理就直接排放，这不仅是对土壤和水源的严重污染，更是导致直接使用天然饮用水的农村居民各种慢性疾病的产生，并增加了传染性疾病的传播速度及爆发概率。考虑到农村污水的现状，本实验将跌水接触氧化-人工湿地相结合的方式处理农村污水[1]。1跌水复氧实验装置的复氧效果优化跌水复氧实验装置包括蓄水池、跌水接触氧化装置、沉淀池。在跌水接触氧化装置部分分别设计三种不同跌水方式RunA、RunB、RunC。RunA的跌水板左右交错放置，RunB跌水板由两边跌落板与中间跌落板交错，RunC呈传统阶梯式排列，跌水装置如图1所示。跌水板外檐呈锯齿状，在一定进水流量范围内，水流呈水幕式跌落。本实验选择通过对水中溶解氧含量的测定来衡量跌水装置的跌水效果。实验开始前，在水中投入一定量的亚硫酸钠，并以氯化钴作为催化剂，目的是消去水中的溶解氧。根据实验装置分别选择跌水流量为2、4、8、12、16mL/s，在改变进水跌水流量的同时，不断改变相应装置的跌水高度。根据跌水装置实际情况，对跌水高度分别为20、40、60、80、100、120cm时的溶解氧进行测量并分析相应的充氧效果。由图可知，在整个过程中，三种跌水方式的溶解氧都随着跌水流量的增加而增大。相比较RunA、RunB装置的中空设计，作为传统跌坎式跌落方式的RunC装置跌水复氧效果较差。对于RunA与RunB，二者构造形式相似，但RunB的跌落方式是每隔一层跌落，两侧的入水流汇集至与RunA跌水板等大的跌落板上。从图3、图4中可以看出，当跌水流量足够大时，两种跌水DOI:10.14029/j.cnki.issn1004-0935.2018.07.026672辽宁化工2018年7月方式均能得到较好的跌水效果。但跌水流量较小时RunB的跌水效果并不理想，考虑到农村污水的排放有昼夜变化大的特点，RunB不适宜应用。相反，对于RunA，这种适应能力较好、且溶解氧在一定范围内表现的较为平稳、可接受跌水流量范围较广的，更适宜应用到农村污水的实际工程中去。2跌水接触氧化-人工湿地组合工艺该组合装置的创新之处在于将生物处理与生态处理相组合的设计理念，并且采取一种新型跌水接触氧化的方式对水体进行充氧，为后续生化反应提供氧气。污水经过接触氧池与人工湿地的一系列降解，实现了对COD、氨氮的去除。本实验选择RunA与人工湿地装置组合处理模拟农村污水。RunA为有机玻璃制做，具体尺寸为L×B×H=1500mm×400mm×400mm，装置总容积240L。人工湿地装置单元选择二个湿地池串联。两个湿地处理池选用相同结构与布置，平面尺寸为L×B×H=2m×0.5m×0.75m，池底坡度为0.5％。组合装置示意简图如图5所示。装置运行期间均采用实验室配置的模拟农村生活污水。试验采用葡萄糖作为原水中的有机物，通过控制葡萄糖的用量保证进水COD维持在固定的范围内。模拟村镇生活污水配制方法为：葡萄糖（0.12~0.14mg·L-1），蛋白胨（0.14~0.16mg·L-1），NH4Cl（0.06~0.09mg·L-1），NaCl（0.09~0.1mg·L-1），NaHCO3（0.13~0.16mg·L-1），KH2PO4（0.01~0.012mg·L-1）。此外，原水中会加入少量微量元素（Zn、Ca、Mg）溶液（1mL·L-1）。对于跌水接触氧化-人工湿地组合装置来说，水力停留时间并不是越长越好，而是存在一个处理效果较好的范围[2]。通过改变进水流量，分析在不同水力停留时间，跌水接触氧化-人工湿地组合装置对于有机物及氨氮的去除效果。控制模拟污水进水阶段溶解氧为0.19~0.22mg·L-1，通过调节进水流量来控制组合装置的水力停留时间。即在进水流量为400L/d的基础上，分别减少至Q=300L/d、Q=200L/d、Q=100L/d和Q=80L/d，相应的水力停留时间由3h的基础上，分别增加至4h、6h、10h、14h。装置稳定运行的条件下，根据不同的水力停留时间，每种工况稳定运行10d，每天定时取样并测定进、出水的COD、氨氮，考察装置对上述污染物的去除效果。具体运行参数如表1所示。运行控制参数工况Ⅰ工况Ⅱ工况Ⅲ工况Ⅳ工况Ⅴ进水流量/L·d-140030020010080HRT/h3461014试验天数/d1010101010DO/mg·L-10.19~0.230.19~0.230.19~0.230.19~0.230.19~0.23进水平均水温/℃18.1~21.218.1~21.218.1~21.218.1~21.218.1~21.2试验结果表明，水力停留时间为6h、10h和第47卷第7期蒋毓婷，等：跌水接触氧化-人工湿地技术处理农村污水研究67314h时，组合装置对有机物的去除效果均较好，平均去除率在80%左右，且出水COD值低于60mg·L-1，出水达到一级B标准依据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）。其中，当水力停留时间为10h时，组合装置对COD的处理效果较好，但当水力停留时间由10h继续增至14h时，COD的去除率只有小幅增加。从经济效益考虑在10h左右，具有较好的经济和处理效果的综合价值。根据图7可以看出，当水力停留时间由3h增至10h时，氨氮的平均去除率明显增加，氨氮的平均去除率由60.3%提高至84.42%，增幅较大。当继续延长水力停留时间至14h时，组合装置对氨氮的去除率变化不大，氨氮去除率仅为86.4%，从经济效益考虑在10h左右，具有较好的经济和处理效果的综合价值。3结论（1）跌水板左右交错放置的RunA跌水装置更适合治理农村污水昼夜排放变化大的特点。（2）跌水接触氧化与人工湿地相结合的工艺是将生物处理与生态处理相组合的设计理念，对治理农村污水有很好的促进作用。（3）RunA与人工湿地相结合处理模拟农村污水时，在10h时，COD和氨氮的去除率都达到很好的效果，出水达到一级B标准。［1］王兵，聂欣．经济发展的健康成本:污水排放与农村中老年健康[J].金融研究，2016(3):59-73．［2］匡武，王翔宇，张斯思．跌水充氧接触氧化+人工湿地组合工艺在山地、丘陵地区农村生活污水处理中的应用[J].环境科技，2015，28(05):33-37.ResearchonTreatmentofRuralWastewaterbyWater-dropContactOxidation-ArtificialWetlandTechnologyJIANGYu-ting,XVHai-ying（SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,ShenyangJianzhuUniversity,LiaoningShenyang110168,China）Abstract:Accordingtothecharacteristicsofwaterqualityandwaterquantityofruraldecentralizedsewage,andconsideringtheproblemsexistingintheeconomyandtechnology,asingleboardalternatingveneeralternatingwaterfallmodewasdesigned,anditwascombinedwiththetraditionalartificialwetlandplanttotreatruralsewage.Thedeviceincludedtwounits:thefallingwatercontactoxidationunitandtheartificialwetlandunit.Organicmatterandnitrogenwasfirstremovedbythecontactoxidationinthedevice,andthenresidualorganicmatterandammonianitrogeninthewastewaterwerefurtherremovedbyusingartificialwetland.Keywords:ruralsewage;dropwatercontactoxidation;artificialwetland;bio-ecologicalcombinationdevice