污水的湿地处理工艺

1、污水的湿地处理工艺荣成市位于胶东半岛的东端，三面环海，是我国重要的海珍品生 产基地，有我国最大的天鹅越冬栖息地一一天鹅湖。为保护环境，市 政府于1998年兴建荣成市污水处理厂。该厂占用芦苇荒地80hm2采用自然湿地处理工艺，该工程属国家“九五”试点工程。1998年则月投入运行，经过2a满负荷的运行，该工艺对污水处理效果好， 运行费用低，出水质量稳定，各项指标均优于国家二级排放标准。1处理规模及进出水水质该项工程总设计规模为3Xl04m/d，其中一期工程处理规模为 2 X 104m/d。由于污水来源主要是市区及沿途居民的生活污水， 污染物 质主要为有机物，水质较稳定。设计进出水水质指标见表 1。

2、表1荣成市污水处理厂进出水水质指标水样CODcr/(mg L-1)BOD/(mg L-1)SS/(mg L-1)pH进水30040010015015020069出水< 120< 30< 30692污水处理工艺 2.1污水处理工艺流程污水处理工艺流程见图1flnh爭苣庖些* ji订一丄何込h|也舟比矗斗T由嵌n涉 T手嵌琴W|片*£呻H1污水处理工茗建用2.2运行工艺及主要参数该厂承担处理的污水来自市区及沿途 10多个村庄，约12万居民 的生活污水及少量工业废水。污水经城市管网，在重力的作用下沿 8.5km的暗渠输送。暗渠对污水提供了厌氧环境（DO仅为0.4 0.6m

3、g/L），达到了对微生物种群进行驯化与筛选的目的。污水流经格栅间（b=10mm，平面尺寸4.5mx 2.5m。进入2个 污水调蓄池（1.4mx 13.2mX2.0m）,使流量调节为900nVh，流速为 0.15m/s，进入提升泵房。泵房设置3台淹没式轴流泵（H=8m W=15kW/h。污水经泵站提升，进入配水渠。分水采用人工提升闸门进行配水， 根据处理单元能力的不同进行周期性配水，配水周期一般为35d,使处理单元始终处于饱和状态。污水的湿地处理系统即自由水面湿地系统，其核心部分是由土壤、微生物、浮游生物及芦苇组成的处理单元。处理单元之间分布着净水支干渠。污水通过混凝土明渠及闸门进行分水。 污水

4、在处理单元 内由处理单元特有的生态系统进行处理（主要是微生物的氧化分解作 用），尔后经过土壤渗漏进入净水支渠。污水进入湿地处理单元一一芦苇湿地系统， 生活污水在周围筑有 坝埂的芦苇湿地中，通过对配水闸门的调节，使其保持一定的深度， 经过一定时间的培养，在每个单元内形成了一个相对独立的简单的生 态系统，见图2。2处理单兄生奉廉饮殳输就管坏污水经过土壤渗漏，植物吸收，特别与地表根垫层及节根部微生物相接触后，渗入净化沟内。这一过程使污水在耐水性植物、微生物 及土壤联合作用下，通过物理、化学、物理-化学及生物反应使污水 得以净化，其作用机理为:异养菌+有机质+DO> CG+NH3+2O芦苇COm

5、HO育机质光合作用污水中污染物质的净化机理为2:BOD勺去除：BOD去除机理包括过滤、吸附和生物氧化作用，其 主要氧源是大气复氧和水生维管束植物。SS的去除：沉淀、过滤、吸附作用氮的去除：反硝化作用，挥发和作物吸收。磷的去除：作物的吸收和土壤的吸附固定。病原体的去除：吸附作用、过滤作用、生物吞噬及其它不利于病 原体生存的条件。另外，由于净水沟是泥坝沟，沟边生有杂草，所以在沟水接近出 水泵房处，设立23处拦草网，以保证出水水质。进入净水沟处理后的水达到排放标准， 排入小海生态塘进行进一 步稳定利用。排水泵房处，由于水源稳定，可进行集中抽水，一般每 天启动3台泵抽水68h即可满足要求。另外，由于出

6、水中有大量的 微生物，所以集水井要求容积尽可能大，并采用周边进水方式。同时 要在集水井内水泵喇叭口以上设置 23层铁丝网，减少水流的冲击, 以此消除产生生物泡沫的可能。3运行处理效果运行两年来，出水水质稳定，处理效果见表 2。表2处理效果冬春夏秋水样CODcr/(mg-BOD(mg -L-1)SS/(mg -L-1)pHBODCODcr水样CODcr/(mg -BOD/(mg -L-1)SS/(mg -L-1)pHBOD/CODcrL1)L-1)7.47.1进20080V 15000.35 进26090V 20000.38 水280957.50.42水3501207.40.45557.67.4

7、出10524V 2600.23 出8022V 3050.21 水118278.10.27水98267.80.2505由表2数据可以看出，处理后出水水质指标均优于国家二级排放 标准。4经济分析3(1) 电费：年总耗电量为25 x 104kWh工业电费为0.68元/kWh,V=17万元(2) 人员工资：每月工资按每人 980元计，处理人工费 W=980x 11X 12=13 万元(3) 化验及维修费：W=8万元(4) 办公费：W=5万元(5) 折旧费：土建投资偿还期为 20a,设备投资偿还期为15a, 电气仪表投资偿还期为8a,本工程上建投资为1200万元，设备投资 为 70 万元，电气仪表为 3

8、0 万元。W5=1200/20+70/15+30/8=68 万元(6) 处理成本为：W=(17+13+8+5+68)/(360X 2)=0.16 元/m35 结束语湿地处理工艺作为一种自然生物处理方法， 利用闲置盐碱地， 具 有投资少，运行管理简单，费用低，处理后出水水质稳定的特点；从 长远考虑， 具有改进生态结构， 促进物质能量的循环， 保护湿地系统， 防止近海区域赤潮的发生的优点。 另外，污水直接资源化可利用净水 沟进行淡水养殖，水生植物种植，能获得一定的经济效益。污水高纯度净化利用一、前言随着工业化和现代化进程的加快，生态环境保护面临着更大 的压力和挑战。目前，全国七大水系的重点河段中，

9、82%江河湖泊受到污染，63.1%的河段水质为W类、V类或劣V类，92%勺城市面临水 污染威胁。据统计全国2002年废水、污水排放量达620X 108m/a , 使河流水环境遭到严重破坏。与此同时，我国水资源不足，属世界上13 个贫水国家之一，人均水资源量是世界平均水平的1/4 ，我国 600余座城市有 400余座缺水，约 150座城市实行定时、定量供水。而占 全国城镇人口 41%和城市工业总产值 35%的北方地区，缺水形势更加 严峻。日趋严重的水污染使缺水形势显得更为严峻。 水污染不仅降低 了水体的使用功能， 进一步加剧了水资源短缺的矛盾， 对我国正在实 施的可持续发展战略带来了严重的负面影

10、响， 而且还严重地威胁到城 乡居民的饮水安全和人民群众的健康。 因此，城市污水的再生利用是 开源节流、减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的 有效途径之一。 国家对于生活污水的净化、 回用提到政府的议事日程 上来。从水资源可持续利用的观点出发， 高深度地污水净化是较佳的 一种污水回用方式。如广东省的珠江三角洲地区形成了“经济发展 - 水体污染 - 水质下降”的恶性循环；太湖流域 3000多万人守着 2300 平方公里的太湖出现了“水多用难”的尴尬局面。目前我国有 400 多 个城市缺水，正常年份缺水达 60x 108m,预计2030年缺水量将达到(400500)X 10开。根据“十

11、五”计划纲要的要求，至U 2005年我国 城市污水集中处理率要达到 45%。如污水深度净化后回用率平均达到 20%，则“十五”末期污水回用量可达到 40 x 1 08m3/a ，这可解决全国 城市缺水量的一半以上。因而开发和应用投资省、见效快、运行成本 低的污水深度净化回用处理技术已经成为确保社会经济可持续发展 的重大课题。二、污水高纯度净化工艺流程污水厂出水(COD100120mg)生物接触氧化48小时 曝气生物滤池吸附一电解法脱盐、杀菌纯氧氧化有机物出水排 放达工业用水标准1、水厂出水还剩下一部分可以生物降解的有机物，这部分有 机物只有在高溶解氧条件下由好氧微生物去除。对于生物接触氧化系

12、统来说，自养菌和异养菌会竞争空间和氧气，异养微生物为优势菌， 有机物浓度相对偏咼，异养菌生长快，氧的供应受到限制，自养菌不 可能得到生长，异养微生物为优势菌，有机污染物COD主要在这里被 去除；有机污染物浓度沿氧化系统逐渐降低，有机物浓度很低时，异 养菌生长受到限制，对氧的竞争能力减弱，通过附着生长，自养菌如 硝化细菌就能占优势，氨氮被硝化，在水中溶解氧充分的条件下，水 中氨氮在亚硝酸化细菌和硝酸化细菌作用下被硝化成亚硝酸盐和硝 酸盐：亚硝酸化细菌亚硝醍化细菌2NH4+3O2 2NO3+4H+4-2H2O+能量硝酸化细菌2NO2+O3 2N0y+能量与此同时，生物接触氧化系统中的异养型微生物氧

13、化分解水中的有机基质，使水的有机物综合指标 COD TOC等降低:异养细菌4CKHzO3+（4x+y- 2z）Oa 4xCOa+ 2yH2O+能量氨化细菌RCHNH2COOH+O2 RCOOH+C5+NH尹能量因此当进水是微污染水即污水厂二级出水时， 可发生碳污染物的去除 和硝化反应。2、曝气生物滤池是生物膜法的一种，池内装有滤料层，池顶 装有布水，池底安装布气管，其结构形式类似于气水反冲洗的砂滤池。 运行时水流方向由上而下，曝气空气由下向上升形成气水对流或者水 流方向由下而上，曝气空气同步，形成气和水同向流。采用曝气生物 滤池，主要是因为它有以下的特点：（1）池内装有的滤料比表面积 大，空隙

14、率高，有利于微生物的接种挂膜和生长繁殖，保持较大的生 物量和生物活性；（2）滤料比表面积大，气泡在滤料孔隙内滞留时 间长，从而与生物膜接触充分，硝化菌易于得到充足的氧，即可获得 较好的脱氮效果；（3）由于存在截留与生物吸附作用，滤池通过过 滤作用也能去除部分污染物，使得出水中悬浮物SS含量降低；（4）对于运行时水流方向由上而下，曝气空气由下而上的来说，滤料对曝 气上升气泡起到切割和阻挡作用，使气泡的停留时间和气液接触面积 增加，从而提高了氧利用率，此工段过程水质中 BOD含量已很低，在 COD/BO比值失调情况下，浸没式生物接触氧化工艺去除率大为下降， 而滤层表面寄附着大量微生物，从而降低了能

15、耗。总而言之，曝气生 物滤池具有生物量大、能耗低、出水悬浮物含量低、对COD浊度、氨氮、SS等都有较咼的去除率。3 、微电解原理（ 1）铁、铝等低电位金属的溶解产生具有新 生态活性的Fe2+、Fe3+和Al3+，起吸附-凝聚作用，通过电凝聚而去除 污染物；（2） Fe2+的还原作用；（3）阴极上H+还原产生新生态H, 能与水中许多组分发生氧化还原反应， 使污染物降解或破坏发色物质 的发色基团结构而脱色；（4）阴极出现的H2O2可去除不中有机污染 物；（ 5）阴极直接还原作用，将高价金属离子还原为低价金属离子 或金属；一般而言，微电解往往是几种作用同时发生。废水的微电解 处理反应包括 3 个方面

16、的基本作用：电凝聚、电气浮、电解氧化和还 原。根据微电解原理，阳极过程主要为铁、铝等金属材料的溶解，阴 极过程主要为氧或氢离子的还原。即：主要阳极反应：Fe Fe2+2eAl Al3+3e主要阴极反应：4H+4eT 4H 2H2O2+2H2O+4e4OH采用电解 +活性炭吸附（吸附 -电解法）可以很好地解决杀菌 问题，而且处理效果比单独电解和单独吸附的总效果还好。 在吸附区 导电性活性炭对进水中污染物和细菌进行吸附，吸附区两端装有电 极，施以电压电解，使水消毒、杀菌。在活性炭再生时，抽气通风，使能脱附的污染物与水、 气一齐排至排水管， 该装置很好地延长了活 性炭再生周期，稳定了水质。如果所利用

17、的水质要求低盐度，则可采用 EST电吸式净水设 备来除盐。 这装置是利用电极表面来吸附水中离子及带电粒子， 以使 水中溶解的盐类及其它带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的净 化/ 淡化的。当电极表面吸附的带电粒子趋向饱和，此时电导率逐渐 升高，应进入再生环节， 再生时应断开直流电源， 模块两极短接放电， 富集在电极表面的带电粒子脱落下水， 随水冲走外排。 当需大水量供 水时几级模块并联运行即可。4 、用纯氧，这是因为：纯氧曝气工艺中可使污水的溶解氧达 到很高，氧的传质扩散不再成为问题，因而微生物的活性很高，污泥 负荷明显高于空气曝气活性污泥法，可接近 IKgBOD/KgMLSSd。同 时污泥活

18、性高， 纯氧曝气法能耐受冲击负荷， 对于一些难于生物降解 的水质也表现出较强的适应性和降解能力。 纯氧曝气所产生的沉积污 泥呈黄褐色絮团状，污泥指数低，不会发生污泥膨胀问题，而且沉降 性能好，有利于提高二沉池的负荷，还减少了污泥处理费用。它还避 免了空气的二次污染，有潜在的经济效益。通过处理后的水质能达到标准。符合再生利用三、结语工业污水经过有效的处理，回用于生产、达到地面水标准是完全可行的。 工业废水和生活污水的再生回用， 是减少环境污染缓解 供水紧张的有效措施，它还具有社会、环境和经济效益的完美统一， 也是我国可持续发展战略的重要组成部分。污水深度净化回用的成本由污水收集， 污水处理， 回用供水，