生态芯湿地在污水厂尾水深度处理应用实例

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：文章介绍了生态芯湿地的工艺原理及在污水厂深度处理尾水工程中的应用。本工程运行结果表明：生态芯湿地对城市污水厂尾水具有较好的净化效果，经过一段时间的试运行，其出水的COD、NH3-N和TP指标均优于地表准Ⅳ类并达到III类水排放标准，总氮出水浓度稳定小于6mg/L。
　　关键词：生态芯湿地;污水尾水;深度处理
　　中图分类号：X703.1 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）33-0178-03
　　Abstract： The process principle of ecological core wetland and its application in advanced treatment of wastewater from wastewater treatment plant are introduced. The operation results of the project show that the ecological core wetland has a good purification effect on the tail water of the municipal wastewater treatment plant， the COD， NH3-N and TP of the effluent are better than that of the surface grade IV and meet the Grade III discharge standard. The concentration of total nitrogen in the effluent is less than 6mg/L.
　　Keywords： ecological core wetland; sewage tail water; advanced treatment
　　随着国家经济的发展及城市化进程，水资源短缺及水环境污染问题的加剧，城市污水处理厂的治理与运行越来越受到关注，污染处理厂虽然削减了一部分污染物，但其排放水仍含较多的污染物质，集中排入水体容易引发河道污染问题[1]。
　　为保障长江一级支流秦淮河国考和省考断面的水质达标，响应长江生态大保护政策和提升方山片区的水环境质量，在水利部和江苏省水利厅的关心支持下，江宁科学园污水厂尝试和推广提标创新技术，于2019年3月开始实施“生态芯”湿地工程并于同年完工。
　　1 工程概况
　　本工程位于南京市江宁区科学园污水厂三、四期厂区内（秦淮河东侧，绕越高速东南，竹山路西侧）。尾水深度处理工艺采用生态芯湿地和表面流湿地相结合的工艺，其处理规模为1万m3/d，设计进水水质为一级A标准，出水水质为地表准IV类，工程总占地约59亩（约39333平方米，其中生态芯湿地占地不足4亩，约4000平方米，表面流湿地水域面积10000平方米）。
　　2 处理工艺
　　科学园污水厂尾水提标采用生态芯湿地和表面流湿地结合的工艺进行。生态芯湿地有机结合了先进的人工潜流湿地的环境优势和微生物滤池的工艺优势，采用同步硝化反硝化、有机碳源脱氮和改性生物质炭除磷三大核心技术，既克服了人工湿地常见的出水不稳定、易堵塞和占地面积大的难题;又克服了污水厂能耗高、碳源消耗大、污泥处置成本高的不足，在出水达标且稳定的前提下，实现了性价比高、低价运维、绿色生态、资源循环的水厂提标改造目标。
　　2.1 工艺流程
　　生态芯湿地是一种新型生物-生态湿地处理技术，一二期污水厂二沉池尾水经提升泵站输送至“生态芯”湿地，其中部分尾水通过生态芯湿地上层潜流湿地模块处理后回流至下层微生物滤池进行深度处理，经处理后的出水通过自流进入表面流湿地进一步处理，其出水经提升泵站输送至三四期中水泵房，最终排入方山沟。工艺流程图如图1所示。
　　污水厂尾水可分别从上层潜流湿地和下层微生物滤池进水。本项目运行时进水比例一般设置为上层直接进水40%（4000m3/d），下层直接进水60%（6000m3/d），总处理量为10000m3/d（含上层潜流湿地处理后回流水量）。在实际运行过程中，可根据进水水质和出水水质要求灵活分配上下层给水比例，实现水质的综合调控与治理。
　　2.2 工艺结构
　　2.2.1 生態芯湿地结构
　　生态芯湿地由上层潜流湿地模块系统和下层核“芯”层微生物滤池系统组成，剖面示意图如图2所示。池体为半地埋钢筋混凝土结构，分南北两个池体。
　　上层潜流湿地系统为模块式，模块上配有布水和出水收集系统。模块上部的喷淋管道将污水厂二沉池尾水输送至潜流湿地模块系统，经系统处理后的水回流至下层核“芯”层微生物滤池的进水端。
　　下层核“芯”层以微生物滤池为主，总处理量为10000m3/d（含上层潜流湿地处理后回流水量），有效水深约3.5米，单座微生物滤池由4列组成，每列均由A、B、C、D池和出水池组成。
　　生态芯湿地项目应用实景图如图3所示。
　　2.2.2 表流湿地结构
　　表流湿地位于生态芯湿地后端，总处理水量为10000m3/d，水域面积约10000平方米，有效水深约1米。
　　表流湿地由沉水植物、挺水植物、底栖和浮游动物以及生态坡岸组成的水生态体系，对污水的净化是物理、化学及生物共同作用的结果[2]。
　　2.3 工艺原理
　　生态芯湿地是一种新型尾水净化湿地工艺，芯湿地分为上下两层，上层为潜流湿地模块层，模块中配有植物及改性生物质炭除磷填料，主要完成对尾水中磷的去除。下层为生态芯湿地的核“芯”层，核“芯”层以微生物滤池为主体，主要完成对尾水中有机物、氨氮和总氮的去除。 　　微生物滤池从进水端至出水池依次为A、B、C和D池，目前系统运行采用好氧-厌氧-厌氧-厌氧工艺，即“OAAA”工艺，其中A池为好氧池，B、C、D池均为厌氧池，该工艺流程强化了后段对TN的去除能力，并维持了末端反硝化条件。A池在有氧状态下，微生物利用水体中有机物与含氮化合物作为营养，以呼吸作用为主[3]，在快速增殖的同时去除水体中的COD和NH3-N，其中的NH3-N被逐步氧化为高价态含氮化合物，主要是亚硝态氮和硝态氮。
　　当尾水进入后段B、C、D厌氧池后，微生物由于具有厌氧氨氧化能力，会将水体中的残留NH3-N进一步氧化，当NH3-N消耗完以后发生反硝化作用，将水体中的硝态氮还原为氮气（N2）逸出水体，实现TN的去除。微生物直接对尾水中的硝态氮进行反硝化作用，在反硝化作用发生的同时，进水中的COD作为反硝化过程的碳源被进一步利用，达到去除COD的作用[4]。
　　TP的去除主要通过上层改性生物质炭除磷填料吸附作用去除，去除率在70%～80%。上层潜流湿地处理后的尾水通过湿地模块下方回流水槽最终汇集到微生物滤池进水端。在40%的进水比例下，TP最终去除率一般可达35%或其浓度稳定降至0.3mg/L或小于0.3mg/L。在一定水量范围内，上层进水量越大，TP去除效果越好。
　　3 应用效果分析
　　项目试运行期间，在污水处理厂二沉池出水口、生态芯湿地出水口、表流湿地出水口分别进行采样监测，分析生态芯湿地对污水中主要污染物的净化效果。
　　3.1 生态芯湿地去除效果分析
　　 通过图4、图5生态芯湿地南池、北池1～3月的运行数据可以看出，经过完整的生态芯湿地工艺处理后，出水COD、氨氮、总磷指标均达到或优于地表准IV类标准。COD最终去除率一般在90%以上或出水浓度可稳定降至20～30mg/L，NH3-N的最终去除率一般在90%或出水浓度可稳定降至1～1.5mg/L，TN的最终去除率一般在60%或出水浓度可稳定降至6mg/L以下。
　　3.2 表流湿地去除效果分析
　　由图6表流湿地水质数据可以看出，表面流湿地对COD、氨氮、总磷和总氮的去除率分别约为4%、13%、3%、5%。尾水经表面流湿地进一步深度处理后，保证了整个系统出水长期稳定在地表准Ⅳ类标准。
　　表面流湿地位于生态芯湿地后端，表面流湿地搭配种植沉水植物和挺水植物，在净化水质的同时营造良好的生态环境景观[5]。
　　4 结论及建议
　　试运行期间，污水厂尾水先后经生态芯湿地和表面流湿地处理后，其出水的COD、NH3-N和TP指标优于地表准Ⅳ类并达到III类水排放标准，TN≤ 6mg/L。
　　本项目污水处理水量10000m3/d，生态芯湿地池体及管理用房总占地面积不到4亩，占地面積小，经济价值高;与传统湿地比，生态芯湿地具有抗污染负荷高、处理效率高、出水稳定、无堵塞、运行成本低、景观效果好的特点，具有很好的实用和推广价值。
　　参考文献：
　　[1]张云.生态湿地技术用于城市污水处理厂尾水深度处理[J].中国给水排水，2017（02）：87-89.
　　[2]王正芳，张继彪，等.物理强化复合人工湿地处理污水厂尾水实例[J].中国给水排水，2013（02）：75-77.
　　[3]梁威，胡洪营.人工湿地净化污水过程中的生物作用[J].中国给水排水，2003（10）：28-31.
　　[4]刘大中.典型城市污水处理厂提标改造分析[D].西安建筑科技大学，2013.
　　[5]张修稳.人工湿地对集中式污水处理厂尾水的处理研究[D].中国海洋大学，2014.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15355758.htm