氧化塘-人工湿地系统耦合技术

氧化塘-人工湿地系统

耦合技术目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1氧化增概述 3\o"CurrentDocument"2塘系统的发展 4\o"CurrentDocument"3氧化塘-人工湿地耦合技术 5\o"CurrentDocument"3.1塘一床组合式人工湿地 5\o"CurrentDocument"3.1.1组合形式及特点 6\o"CurrentDocument"3.1.2工艺参数 6\o"CurrentDocument"3.1.3布水方式及水力特征 7\o"CurrentDocument"3.1.4土建结构 7\o"CurrentDocument"3.2塘一床一表组合人工湿地 7\o"CurrentDocument"3.2.1组合形式及特点 7\o"CurrentDocument"3.2.2工艺参数 8\o"CurrentDocument"3.3塘一表仿自然湿地 8\o"CurrentDocument"3.3.1组合形式及特点 8\o"CurrentDocument"3.3.2工艺参数 9\o"CurrentDocument"3.3.3适用范围 9\o"CurrentDocument"3.4强化预处理人工湿地 10\o"CurrentDocument"3.4.1组合形式及特点 10\o"CurrentDocument"3.4.2工艺参数 103.4.3适用范围 11氧化塘-人工湿地系统耦合技术1氧化塘概述复合人工湿地是多种类型湿地及污水预处理单元组合而成的污水处理系统，尤如污水处理厂由预处理、生化二级处理、污泥处理等单元组成一样，其工艺过程更具有针对性和系统性，是工程实践主要采用方式。但应该看到，复合人工湿地的组成单元是塘、床、库等不同类型的湿地，其污染物的去除机理、设计参数、土建结构等仍应以相应湿地作基础。在工程实践中，复合人工湿地的预处理往往采用氧化塘（兼沉淀池），故在分析研究复合人工湿地之前有必要对氧化塘作一说明。氧化塘是一种构造简单、易于维护管理、水体净化接近自然过程的污水处理方法，污水在塘内经较长时间的缓慢流动、贮存，通过微生物（细菌、真菌、藻类、原生动物）的代谢活动，使污水中的有机污染物降解，污水得到净化；作为湿地预处理的氧化塘往往种植浮水或浮叶植物，故又称为植物氧化塘，除了具有一般氧化塘的功能外，由于永生植物的作用具有更高的污染物去除效率。氧化塘有多种分类方式，一般根据氧化塘内生长繁殖的微生物的类型、供氧方式不同而划分。结合本研究的需要，主要提出如下几种氧化塘：好氧塘、兼性塘、厌氧塘、植物氧化塘、曝气氧化塘等，与湿地组合常用的是前4种氧化塘。另外，氧化塘往往需要较长停留时间，占用大量土地面积，故在实际应用中常常缩小而成为沉淀池。氧化塘（兼沉淀池）设计参数表表11参数好氧塘兼性塘厌氧塘植物氧化塘沉淀池深度（m）0.15~0.61~2.52.5〜4.5m或以上1〜2.52~4长宽比2~3:12~3:1无要求2~3:13~5:1停留时间2~6d7~50d12d以上2d以上2〜16h表面负荷[m3/(m2•d)]0.1〜0.30.1以下0.1以下0.1〜0.320~30BODs负荷[g/(m2•d)]18~402~620~607~30BODs去除率(%)80〜9570~9050~7050~80系统生物相特征藻、菌、原生动物、后生动物好氧及兼性菌，包括硝化菌及反硝化菌等以细菌为主好氧及兼性菌，原、后生动物等污染物去除特征以好氧去除有机物为主有一定的反硝化能力水解、酸化及甲烷化微生物及漂浮植物的共同作用以去除泥砂等悬浮态污染物2塘系统的发展近三四十年，受全球能源危机的影响，氧化塘和人工湿地一样，其建设费用和运行成本较低的优势逐渐凸显出来，通过各国研究者对此工艺的不断完善，氧化塘技术再次取得长足发展，出现了多种形式和功能的高效复合塘生态处理系统。这些高效复合塘生态处理系统在实际应用中可以针对环境和水质的变化，优化搭配，使之能够处理多种污水。目前，高效复合塘生态处理工艺在国际上广泛应用，其中美国有11000多座塘处理系统，德国有3000多座塘生态处理系统，法国也有3000多座塘生态处理系统；在俄罗斯，塘生态处理系统已成为小城镇污水处理的主要方法。我国塘生态处理系统污水处理技术的研究始于20世纪50年代，自60年代起，陆续建成了一批塘生态处理系统污水处理系统。80〜90年代是我国污水处理塘系统迅速发展的时期，国家环保局主持了被定为国家“七五”和“八五”科技攻关项目的氧化塘技术研究，在塘生态处理系统的生物强化处理机理、设施运行规律、设计优化等方面取得了许多有价值的研究成果，开发出复合塘系统、高效塘系统、塘和土地复合生态系统；目前，国内分散存在着大量高效复合塘生态处理系统处理工艺，它们被广泛应用于城市生活污水处理，以及石油、化工、纺织、皮革、食品、制糖、造纸等工业废水，对各种废水都表现出优异的处理效果。传统的塘生态处理系统为菌一藻共生体系，在该类处理系统中仅存在生产者和分解者两类生物，而没有消费者，这常导致藻类和微生物大量存在于出水中从而引起受纳水体的二次污染。此外，常规的塘生态处理系统工艺还存在氮、磷去除率低，占地面积大，散发臭味等问题。为解决这类问题，在对塘生态处理系统处理机制和污染物去除过程科学认识的基础上，近20年来发展出了许多新型高效复合塘生态处理系统及其组合工艺。新型塘技术主要针对传统塘生态处理系统出现的问题进行完善，通过提高微生物、藻类和水生植物的生物量或完善运行条件，来直接或间接强化系统对N、P和有机物的去除效果。目前，有以下几个代表发展方向。（1） 强化微生物生物量人工介质塘就是通过在塘生态处理系统内悬挂比表面较大的人工介质，提高其生物量来加速塘内污染物的去除速率，从而改善塘的出水水质。（2） 强化藻类生物量目前强化藻类生长的高效复合塘生态处理系统代表形式为高效藻类塘。（3） 强化水生植物生物量近几年，关于水生植物塘的报道和研究逐渐增多，应用于处理污水的水生植物种类也明显增长，目前大量采用的有水葫芦、水莲、水花生、美国竹苇和宽叶香蒲，而浮萍和芦苇等高产量水生植物更是人们的研究热点。（4） 强化藻类去除目前常采用在高效复合塘生态处理系统出水单元内种植浮叶植物如浮萍，通过浮叶植物对藻类生长的抑制作用来控制出水藻类含量。此外，在高效复合塘生态处理系统出口处设置微孔过滤装置、溶气上浮或砂滤层也是有效控制出水藻类的途径，但藻类去除成本较高。3氧化塘-人工湿地耦合技术3.1塘一床组合式人工湿地根据国内目前各类人工湿地处理系统，主要有以下几种工艺流程。

3.1.1组合形式及特点塘一床组合式人工湿地由氧化塘（或沉淀池）及潜流湿地组合而成，氧化塘作为预处理单元，在具体组合形式上又可细分（如下图）。III型:出上行潜流湿地下行潜流湿地废——►拦污配水多级水平―III型:出上行潜流湿地下行潜流湿地废——►拦污配水多级水平―多级垂直—潜流湿地潜流湿地—出植物氧化塘（兼沉淀图3-1塘一床组合式人工湿地具体组合形式污水在植物氧化塘进行沉砂沉泥及去除悬浮态污染物的预处理后进人潜流人工湿地，通过微生物、植物的协同作用去除溶解态的有机物及营养物质后排放。植物氧化塘去除污染物主要通过3种途径：一是助凝沉淀作用，浮水植物分泌类似助凝剂的物质向水中释放，使悬浮、胶体态的污染物得以加速沉淀去除；二是浮水植物对有机物及N、P营养物质的吸收作用；三是氧化塘内好氧菌、兼性菌的微生物作用，分解大分子有机物，使水体得以均质化处理，有利于后续潜流湿地吸收净化，同时减轻了潜流湿地堵塞的可能。以上3种组合型式对污染物的去除总体差别不大，但其侧重点及特点有所不同，单一水平流湿地对各项指标的去除效果不如水平、垂直流组合系统，将污染物去除效率高、水质的深度处理效果好的垂直流人工湿地作为第二级，形成了类型多样、结构合理、优势互补的低能耗综合处理系统。3.1.2工艺参数工艺参数的确定以各单元常用参数为参考，同时考虑其组合特征，综合确定其工艺参数，复合人工湿地工艺参数分总体工艺参数及分项工艺参数。塘一床湿地设计工艺参数表32序号项目总体设计参数分项设计参数氧化塘(兼沉淀池)潜流湿地1停留时间(d)2~40.7~1.51~22水力负荷[m3/(m2•d)]0.1~0.50.4~1.20.2〜0.53污染负荷[g/(m2•d)]BOD s 4~67~155~84COD cr 8~1214~3010~155TN2~33~56TP0.2~0.40.3〜0.57SS3~55~108平均水深(m)1.51.5~2.519水头损失(m)0.3~0.70.1~0.2垂直流：0.2〜0.4水平流：0.3~0.63.1.3布水方式及水力特征植物氧化塘布水要求相对较低，一般在进水端或出水端采用三角堰或多孔管布水，即采用一次布水即可;潜流湿地也可根据地形特点采用三角堰、多孔管、花墙等布水。3.1.4土建结构植物氧化塘、潜流湿地由于池体相对较深，四周池壁一般采用素砼或毛石砼浇筑而成；潜流湿地一般需人工防渗，而植物氧化塘底部一般可不作防渗处理。填料的选择同前。3.2塘一床一表组合人工湿地3.2.1组合形式及特点塘一床一表组合式人工湿地是在塘、床的基础上增加一级表面流湿地，工艺流程如图32，污水在植物氧化塘及潜流湿地中的净化作用同上。［型.废」心、L昭山IJ植物氧化塘|-多级((水一表面f出1型・拦污配水一(兼沉淀f平或垂一流湿地一出 直) 潜流湿地图3-2塘一床一表组合人工湿地具体组合形式表面流湿地的主要作用是对潜流湿地出水进行复氧，尤如增加了一段好氧段，有利于除磷脱氮处理。3.2.2工艺参数工艺参数见表3-11。塘一床一表湿地设计工艺参数表3-3序号项目总体设计参数分项设计参数氧化塘(兼沉淀池)潜流湿地表面流湿地1停留时间(d)2~50.7~1.51~21~32水力负荷[m3/(m2•d)]0.08~0.40.4~1.20.2〜0.50.3〜0.53污染负荷[g/(m2•d)]BOD s 3~67~155~86~94COD6~1214~3010~1512~155TN1~33~54~56TP0.1~0.40.3〜0.50.4〜0.57SS3~55~107~108平均水深(m)1.51.5~2.510.3〜0.49水头损失(m)0.1~0.2垂直流：0.2〜0.4水平流：0.3~0.60.1〜0.23.3塘一表仿自然湿地3.3.1组合形式及特点塘一表仿自然湿地又常称作塘库系统，整个系统主要通过基底、水深、水生

植物的变化，创造不同的生境，体现自然生态环境的多样性，使废水在流动过程中得以净化。塘一表仿自然湿地主要用于湖泊湖滨带地区，不但有较好的水处理效果，更有良好的生态效果。具体组合型形式如图。I型:►出III型:►出II型:图3-3塘一表仿自然湿地组合形式可以根据工程区地形条件分别选用I型和II型，如果地形起伏较大，可不必刻意去进行基底修复，可用III型工艺。3.3.2工艺参数工艺参数见下表。塘一表仿自然湿地设计工艺参数表3-4序号项目总体设计参数分项设计参数氧化塘表面流湿地1停留时间(d)5~152~62~52水力负荷[m3/(m2•d)]0.01~0.070.1~0.3小于0.13污染负荷[g/(m2•d)]BOD s 0.5~37~155~84COD1~63~62~65TN6TP7SS8平均水深(m)11.5~2.50.2〜0.49水头损失(m)0.2~0.40.1~0.20.1〜0.23.3.3适用范围氧化塘、表流湿地总体属于低效率、低负荷处理