人工湿地处理污水常见问题及典型案例
人工湿地处理污水常见问题及典型案例
人工湿地作为一种污水处理技术,自20世纪70年代在德国首次投入使用以来,凭借其良好的出水水质、增加绿地面积、低投资等优点被广泛应用。然而,人工湿地在处理微污染水源、污水处理厂尾水及其他污水时也面临着一些问题,如堵塞、易受季节影响、脱氮除磷效果不稳定等。本文将通过典型案例,剖析人工湿地在实际应用中遇到的问题,并提出相应的解决对策。
处理微污染水源的应用
微污染水源的主要特点是污染物浓度低且水量巨大,采用高基建、高耗能的传统处理方法成本高昂,而人工湿地等组合工艺则展现出显著的处理效果。以大理州洱源县邓北桥人工湿地为例,该湿地通过氧化塘-一级表流湿地-水平潜流湿地-二级表流湿地的处理流程,使出水水质达到地表水Ⅲ类排放标准。然而,冬季(12月至次年2月)由于气温偏低、植物自然枯死以及进水水质波动等因素,TN和氨氮的去除率明显下降,仅为34.89%和43.76%。此外,传统人工湿地还存在启动慢、易堵塞、占地面积大等缺点。
污水处理厂尾水深度处理的应用
贵阳综保区都溪河片区污水处理厂尾水深度处理
采用的混合型潜流人工湿地占地有效面积为12500m2,设计水深为1.5m,由A-F区这6个区域组成。该系统通过“氨化-硝化-反硝化”的过程实现高效脱氮,并通过改变水体氧化还原电位促进磷的去除。经过人工湿地处理后的出水水质优于GB 18918-2002一级A标准,主要指标达到IV类水体标准。
成都市西区污水处理厂尾水深度处理
为了应对季节性变化对人工湿地的影响,成都市西区采用下流式预埋微生物垂直流人工湿地。该系统通过科学设置布水系统、分层填料及专性菌种等措施,有效解决了堵塞和氮磷去除不稳定的问题。湿地进水采用进水渠及布水管,内部穿孔布水管及底部穿孔收集管均采用硬聚乙烯塑料排水管,由分渠到总渠收集。湿地构筑物内自下而上放置砾石、大石、碎石、专业填料、砂、土,并在砂、土内种植挺水植物。该系统针对人工湿地易堵塞、氮磷去除效果不稳定的问题做出了优化设计,工程采用下流式预埋微生物垂直流人工湿地。该人工湿地的具体构造如下图所示,湿地进水采用进水渠及布水管,湿地内部穿孔布水管及湿地底部穿孔收集管均采用硬聚乙烯塑料排水管,由分渠到总渠收集,科学设置布水系统可防止填料堵塞。此外湿地构筑物内自下而上放置砾石、大石、碎石、专业填料、砂、土,每铺设一层填料后在该填料的表面放置固体专性菌种粉末(或颗粒)或放置包埋固定化的专性菌种填料,在砂、土内种植挺水植物,这些专性菌种包括高效的好氧、兼氧、厌氧、硝化、反硝化纯菌及高效的低碳源除磷脱氮填料(缓释碳源),可有效提高脱氮除磷效果。人工湿地进水水质为一级A标准,出水水质达到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(DB 51/2311-2016),具体参数如下表所示。
在其他污水处理中的应用
人工湿地在生活污水、生活污水+工业废水的处理方面也应用较多。研究表明,人工湿地处理生活污水时能有效去除CODCr、BOD5,去除率分别可达到92.4%、94.5%,SS去除率可达88.8%;处理工业废水+生活污水时,CODCr、BOD5去除率分别可达到85.8%、81.2%,SS的去除率可达93.8%。但总体上,人工湿地对TN、TP的去除效果不稳定,具体与人工湿地的进出水水质、水量、人工湿地的种类有关。
存在问题及对策
堵塞问题及解决对策
堵塞是人工湿地存在的普遍问题。美国环境保护署(EPA)调查发现,50%的人工湿地在投产后5年内存在堵塞问题。针对这一问题,可采取以下措施:
- 预处理:通过沉砂池、粗细格栅、沉淀池等预处理措施降低有机负荷和悬浮物,提高污水的可生化性。
- 增加污水中的溶解氧:采用干湿交替布水、曝气等方法保持基质好氧状态,促进微生物代谢。
- 选择合适的填料:合理选择填料粒径和级配,定期更换表层填料。
- 选择合适的湿地植物:优先选择残留物易降解、根性富氧能力强的植物,并注意合理密植和定期收割。
- 投加蚯蚓:引入蚯蚓可缓解堵塞,同时增加生物多样性,优化净水能力。
易受季节性影响及解决对策
人工湿地的运行效果受季节影响明显,特别是在冬季,低温会影响微生物活性,导致处理效果下降。解决方案包括:
- 选择本土植物:优先选择适应当地气候的原生植被。
- 选择有后续利用价值的植物:合理利用收割的植物秸秆,如生产燃料乙醇。
- 采取工程措施:通过补充碳源、投加协调菌等方法缓解季节变化影响。
脱氮除磷效果不稳定及解决对策
人工湿地对氮、磷的去除率通常在50%-86%之间。为提高去除效果,可采用电解强化工艺,或根据不同潜水植物的去除效率合理选择湿地植物。
占地面积大及解决对策
传统表流人工湿地占地面积较大,而复合人工湿地和垂直流人工湿地则能有效减小占地面积。以贵阳综保区都溪河片区人工湿地为例,设计规模同为10000m3/d时,表流人工湿地需10万m2,而复合型潜流人工湿地仅需1.25万m2。
数据库匮乏及解决对策
目前人工湿地的相关规范存在差异,缺乏统一的设计参数和运行管理方案。建议统计各地区典型潜流人工湿地的实际运行数据,制定出适合不同区域的设计参数和管理方案。