复合人工湿地处理生活污水的效果

安囊农业科学, Journal of Anhui Agr.si.201l,39(30):18616-18617,18683贵任编辑郑丹丹實任校对况玲玲复合人工湿地处理生活污水的效果薛宇,赵军2,李晓东2(1.辽宁大学环境学院,辽宁沈1052辽宁省环境科学研究院,宁洗沈用10摘要[目的]对湿地污水处理技术的工艺参教进行改进和系统优化。[方法]通过改变传魷间歌进水对人工湿地增氧的方式,将两个叠直流人工湿地串联,在好氧湿地内增加曝气供氧,使好氧湿地内溶解氧保持在3-4mg/L,从回流比角度出发,考察了不同回流比(0、l:1、2:1、3:1、5:1)对复合人工强化湿地处理效果的彩响。[结果]复合垂直流人工湿地对COD、 NH,-N, TN的去除效果均可达到污水排放一级A的标准,其中不同回流比对TⅣN的去除影响效果很大,当回流比达到2:1时,去除效果最好,去除率可达82.5%;但试验蓑置对TP的去除效栗较差,可从湿地基质选材的角度考虑,选取吸附能力较强的填料作为湿地基质,加强对污水中磷的去除效果。[结论」垂直流人工湿地对生活污水的处理有较好的应用前景关键词人工湿地;回流比;曝气中图分类号X703.1文献标识码A文章编号0517-66l1(2011)30-18616-02Research on the wastewater Treatment in artifcial Construction WetlandXUE Yu et al Department of Environmental Science, Liaoning University, Shenyang, Liaoning 110036)Abstract [Objective] The technical parameter in the system of the wastewater treatment in artificial construction wetland was improved foroptimization. Method The way of the oxygen-adding through the traditional method of intermittent water-inletting was improved with the hangthrough the wetland oxygen on the series of two vertical-nowing wetlands. The content of dissolved oxygen within the aerobic wetland remained inthe range of 3-4 mg/L by means of the technique of aerating oxygen. The effect of different recirculation ratios(0, 1: 1, 2: 1, 3: 1 or 5:1)onthe treatment of artificial construction wetland was studied. Result]The removal efficiency on COD, NH, N and TN in the vertical-flowing wet-land reached the grade A of sewage discharge standard among which, the different recirculation ratio greatly affected removal efficiency on TNand the best removal efficiency(82. 5%)on tn was at the recirculation ratio of 2: 1. However, the effect of the experimental installation on TPremoval was bad, thus, in order to improve the tP removal efficiency, the matrix material with stronger ability in absorption could be adopted inthe construction of wetland. Conclusion] The construction of vertical-flowing wetland had good application prospect in the wastewater treatmentKey words Artificial wetland Recirculation ratio; Aerating oxygen人工湿地处理系统源于对自然湿地的模拟,它利用自然池尺寸为05mx0.5mx1.0m,池内装填砾石作为基质。生态系统中植物基质和微生物三者的协同作用来实现水质两池上部由两个出水口相连通。采用UPVC管在上行流的净化作用。湿地系统由土壤和按一定级别充填的基质或池底部和下行流池表面进水管均匀进水布水最终从下行流填料(如砾石等)组成并在床表面种植植物(如芦苇等)而好氧湿地底部出水至清水池内。水流方向为上行流至下行构成一个独特的动植物生态系统。当水通过人工湿地处理流。在好氧人工湿地池底部增加曝气管曝气管用纱网包系统时,通过过滤吸附沉淀离子交换植物吸收和徽生物裹防止堵塞曝气量由气体流量计控制使得池内溶解氧保分解等作用,使水质得到净化。与传统的污水二级生化处持在维持好氧微生物正常代谢的范围内。理工艺相比,人工湿地污水处理技术具有净化效果好、去除12试验用水供试水采用模拟废水。进水以葡萄糖氮磷能力强、工艺设备简单运行维护管理方便能耗低生NHC为主配制作为碳源和氮源并根据不同阶段的需要态环境效益显著并美化环境可实现废水的资源化等特调整进水浓度同时加入适量蛋白胨K2HPO、CaCl2,并根据点2-)。因此该技术适用于居民小区农村生活污水和生微生物生长需要添加几种微量元素;为保证氨氧化菌和硝化产废水,以及微污染水源水等的处理。菌的最佳生长条件,投加适量 Nahco3,以保持pH在6.5~人工湿地污水处理系统是一种经济高效的污水生态处8.0。进水水质指标:COD200-40mg/L,NH1-N15-50理技术然而湿地污水处理技术在性能上有待发展与完善,m/L,T20-50mg/L,T48mgL尤其需要对其工艺参数进行不断改进和系统优化。笔者依1.3试验方法进水方式为连续进水,水力负荷为02据美国第4代人工湿地工程设计及运行参数结合辽宁省环m/(m·d)。湿地后端加设储水池,采用连续回流方式,从境科学研究院污染防治技术研究所人工湿地试验室实际情低到高依次完成1:1、2:13:15:14种回流比,回流前采集况在满足工艺要求的前提下搭建了人工湿地小试装置,并的处理出水样品即为0%回流比的运行结果。从回流比角度出发考察了不同回流比对复合人工强化湿地14水质分析COD、NH3N、TNTP的测定参照《水和废水处理效果的影响。监测分析方法》。1材料与方法2结果与分析11试验装置复合垂直流人工湿地系统由上行流厌氧缺21有机物的去除由图1可知该系统对COD。去除效果氧池和下行流好氧池串联而成,池壁由PVC塑料板制成单较好,去除率保持在80%以上。污水中的大分子有机物通过厌氧缺氧湿地的水解酸化作用得到大幅去除减轻了后续好基金项目国家科技支撑计划项日(2010AC68B2);国家科技克撑计氧湿地的污染负荷而后在好氧湿地的好氧微生物作用下通作者简介薛宇(184-),男,辽宁鞍山人,勳理工程师,在读硕士,从过吸附吸收及生物代谢分解去除。污水中充足的有机物为微事生活污水治理研究E,mil:davidxueyu@163.com。·通生物的大量生长提供了条件,大量的微生物吸收污染物和耐冲讯作者,高级工程师,博士,从事污染生态修复研究,E-malxdlyl2005@126.com击负荷能力强所以系统对生活污水有很高的去除率,去除效收稿日期201107-13果稳定。有研究表明,人工湿地系统内有机物的去除主要由微39喜30期薛宇等复合人工湿地处理生活污水的效果18617生物分解基质的过滤截留作用及微生物的分解作用完成。浓度过高,会对反硝化菌产生抑制作用,脱氮速率反而变但不同回流比对有机物的去除几乎没有影响。慢”。因此试验确定了最佳回流比为2:1--去除率 Reva-去除率 Remval rate不回流!回流比:回流比;四流巨不回流Y回流比回流比回流比5:1403乌穷4名f云」6立刘穷在有有运行天 Operating days i d适行天数 Operat ing days ld图1不同回流比下COD的去除效果图3不同回流比下TN的去除效果Fig 1 Removal eaidency of CODe with diierent recinFig 3 Removal efuldency of TN with diferent recirculation ratios24TP的去除由表1可知试验装置对磷的去除效果较22NH1N的去除人工湿地对NHN的去除途径主要差。已有的研究表明,人工湿地对磷的去除主要是通过包括挥发、植物吸收、填料吸附以及微生物的硝化和反硝化基质吸附、过滤、离子交换等作用。该研究主要考虑对氮的作用。其中微生物的硝化和反硝化作用是最主要的途径可。去除没有选用特殊除磷基质,只选用常用的砾石填料作为NH2N主要是在好氧条件下由自养型好氧微生物完成硝化湿地基质进而影响了磷的去除效果。作用转化为硝态氮。也有部分NH】N在缺氧条件下,在某些表1不同回流比下系统各段TP平均浓度异养菌的作用下发生厌氧氨氧化反应。Table 1 TP average concentration in each section of the system on difygen deficiencyTP平均浓度 TP mean concentration∥mg/Lluent回流比-去除率 Remval rateReflux进水缺氧出水不回减回流比回滴比:曰流比回流比10Influent Oxygen deficiency Effluent§6.115.741:120.62:15.034.762.9241,955.9303336394245483结论运行天數 Cperating days id(1)复合垂直流人工湿地对 COD,NH3NTN的去除效图2不同回流比下NHN的去除效果果均可达到污水排放一级A的标准,其中不同回流比对TN的去除影响效果很大,当回流比达到2:1时,去除效果最好,Fig. 2 Removal eaidency of NH,N with different recirculation去除率可达82.5%,湿地中的硝化或反硝化反应进行得比较由图2可知不回流时在缺氧条件下人工湿地对NHN完全。有部分的降解去除。从不回流到回流比设定为1:1、2:1、3:1(2)复合垂直流人工湿地对磷的去除效果较差。对于磷各个工况下,出水NH2N效果较好,均在5m/L以下。不同的去除有待进一步研究,可从湿地基质选材的角度考虑选回流比间NHN去除率的差异并不显著说明回流比的大小取吸附能力较强的填料作为湿地基质加强对污水中磷的去对NH1N去除率影响不大。但当回流比达到5:1时,NH,N陈除效果的去除率有下降趋势,主要是由于回流比过大导致水力负荷(3)目前对湿地回流的研究还不多见,尤其在复合垂直加大,反而影响NH2-N的去除效果。流人工湿地中的研究甚少。试验中CODa、NH2-N、T在不23TN的去除由图3可知TN的去除效果随着回流比同回流比下的去除效果较好可为以后湿地对生活污水的处的增大而呈现出先升高后下降的趋势。污水进入复合垂直理提供一定的参数参考。流湿地从下到上再从上而下依次经过厌氧、缺氧、好氧的阶参考文献段,在好氧条件下NH2N被转化成NO3N再在缺氧环境下[]籍因东孙铁珩李顺人工湿地及其在工业废水处理中的应用门应用生态学报00,13(2):204-28.反硝化脱氮将湿地分成两级有利于脱氮。一般认为回流比2] emational Water Association. Constructed wetlands for pollution controlesses, design and operation[ M]. London IWA Publishing, 2000越大脱氮效率越高其实不然当回流比过高则不仅多耗[3]昊振试徐光来周培磁等复合垂直流人工湿地对不同氮污水的净费动力,还会因回流量增加,导致缺氧池中m(BOD3)/m化门]环境科学技术,2004,27(S1):30-32(NO3N)值下降;同时,回流量太大带入缺氧池的溶解氧(下转第18683页)39惠30期高志光等不同水平铜对育成水貂生长发育的影响18683性通过添加铜能提高氮沉积率和生物学效价。 Braude等和[2]陈中刚林映才许梓荣高铜促生长及利综述[J]-兽药与饲料添剂,200(6):33-35.Ins等研究表明饲粮添加适宜的铜提高了青年猪氮消化[3] KIISKINEN MAKELA. Committee on Animal Nutritio, tional Research率和沉积率"。该试验结果表明,当铜添加量为210uncil Nutrient Requirement of Mink and Foxes[ M].Second Edition.249mg/kg时,水貂的氮消化率、氮沉积率和生物学效价呈升Washinton, D. C: National Nutrient Academies Press, 1982: 15-31[4] MERTIN D Contents o some mineral elements in hair of silver foxes dur-高趋势,说明没有达到高铜水平。这与 Braude等和 Kirching on togenesis Scientifur[ J]. Word Rev Anim Prod, 2001, 15(3): 183gessner等的研究结果是一致的;当铜添加量为249~314[5]AULERICH R J, RINGER R K, BLEAVINS M R, c al ERects of Supple-mg/kg时,水貂的氮消化率氮沉积率和生物学效价呈下降趋mental Dietary Copper on Growth, Mink and the Acute Toxicity of Coppe势,说明已经达到高铜水平,对水貂的胃蛋白酶产生了抑制to Mink Reproductive Performance and Kit Survival of Standard Duk[J]J Anim Sci,20255:33-3.作用进而降低了氮消化率沉积率和生物学效价。该试验[6] BRAUDE R. Copper as a stimulant in pigs fee[J]. World Rev Anim结果表明当铜添加量249mg/kg时,氮消化率沉积率和生Prd,197,369-87]张丽英饲料分析及料质量检测技术M].北京:中国农业大学出版物学效价最高。冷向军等研究表明添加适宜的铜能显著提高十二指肠8]赵丽高铜对锥鸭生长的作用效果]中国家离x09(2):2-24内容物脂肪酶活性。该试验结果表明,当铜添加量为210平的影响[门].动学进展2005,36(8)63-67249mg/kg时,水貂的脂肪代谢率呈升高趋势说明没有达[10J斯红,李德发,田福刚高和高对仔猪生长性能免疫功能和抗报,199,到高铜水平。这与冷向军等的研究结果是相一致的当铜添[]zouw, KORENGARY E T, ANLAR H. The role of feed consumption加量为249-314mkg时,水貂的脂肪代谢率呈下降趋势,and feed efficiency in copper stimulated growth[ J]. Anim Sci, 1994, 72: 23说明已经达到高铜水平,对水貂的脂肪酶产生了抑制作用,[1]刘国文周昌芳王哲等日粮铜对猪生长性能及血清的影响[中进而影响了水貂的脂肪代谢率。该试验结果表明,当铜添加国鴨医学报,2003(1):84-87量为249mg/kg时脂肪代谢率最高[13] MILES R D, O'KEEFE S F,, HENRY P R. The effect of dietarymention with copper sulfate or tribasic chloride copper chloride,on3.3不同铜水平对水貂铜消化率的影响许梓荣等研究表bioavailability, and dietary prooxi明断奶仔猪对铜的消化率为10%-25%四。该试验结果表【1 SMITH M S. Response of chicks to dietary supplements of明86~146d的水貂对铜的消化率为28.09%-46.09%,当[J]. British Poultry Science, 1969, 10:97-108铜添加量为249mg/kg时铜消化率最高;高于上述结果,可能15]周文卿李智药理水平铜添加剂对肉仔鸡的生长效应[C团料斗营养学术研讨会论文集郑州:[出版者不详],1995:88是由于铜源不一致所造成的或者是由于动物的种类不同,[16张艳云孙龙生日粮中添加高剂量铜对肉仔鸡生长和肝粪铜浓度水貂可能对铜的消化率更高具体原因有待于进一步研究。的影响[CJ/动物营养论文研究集北京:中国农业大学出版社199%6:133.86~146日龄水貂以蛋氨酸螯合铜为铜源,当基础日粮m] BRAUDE R. Copper as a growth stimulant in p. In Cuprum proviso中铜添加量为249mg/kg时,体增重最快,平均日增重最高为mp Copper Develop Ass, 1965: 55[18] LUCSS I A, LIVINGTONE R M, BOYNE A W. The early weaning of pigs(17.50±1.56)g/d,是高铜临界点。当铜添加量为20~2498. Copper sulfate as a growth stimulant![打J№ grc Se,l‰,8:301.mgkg且低于249m/kg时,可明显促进水貂的生长发育;而[19] ZHOU W, KORNEGAY E T, LINDENMAN M D, al. Stimulation ofgrowth by intravenous in jection of copper in weanling pig[J].J Anim添加量为249~314m/kg且高于24mg/kg时,可明显抑制水貂的生长发育。[20]冷向军,王康宁高铜对早期断奶仔猪消化酶活性营养物质消化率和肠道微生物的影响[刀]福研究,》01(4):28-29參考文献[21]许梓荣周勃王敏奇等长期饲畏高铜饲粮对猪生长的影响及其机[」袁施彬陈代文苏振刚生长肥育猪日粮铜添加水平与生产性能动态理探过[冂]浙江农业学报200,12(2)55-60关系的研究[门]四川农业大学学报,2005,23(1):85-8(上接第18617页)养菌脱氨氮作用门]微生物学通报0033(1)94-9[4】啤茁鸣曝气膜生物反应器处理模拟生活污水研究D]·南京南京理[8]袁泉一体式膜生物反应器AO工艺处理己内酰胺废水研究[D]上工大学,2007[5]阮红权杨海夷构造人工湿地技术及其应瓶J江苏环塊科技04[9]赵世芬生物接触氧化法对生活污水脱氮效果的试验研究[D]太原17(3):35-376】宣亚红,王小江白玉华等垂直流人工湿地在处理回用城市生活小[0]赵艳金辉人工温地系统除磷研究动态广州环境科学6区污水中的应用J科技信息x008(2):52-54(2):1-4[7]沈动琦范伟平吴晟旻等在无有机碳源和缺氧条件下自养菌和异