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人工湿地是一种新型的污水生态处理技术。它利用湿地中基质、水生植物和微生物之间的协同作用,以及在湿地环境中发生的物理、化学和生物学作用的综合效应来净化污水。人工湿地根据不同的水流方式可分为:表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直流人工湿地。
目前,广州市面临城市河流污染严重、城中村生活污水难以收集处理等问题,而人工湿地具有投资少、能耗低、建设和运行费用低、运行维护方便、适应范围广、处理效果好、改善和美化生态环境等优点,正是解决上述问题的一种好的选择。
本试验采用的垂直流-水平流一体化复合人工湿地,是对垂直流-水平流复合人工湿地的改良,达到了节省土地、方便管理的目的,并用于处理广州西塑湛涌村的生活污水与河涌污水,通过对COD、BOD5、TN、NH4+-N、TP等水质指标的监测,研究一体化系统对已达V类水的河涌污水的净化效果。本试验创新性地将垂直流-水平流一体化复合人工湿地、表面流人工湿地、景观塘三种水处理工艺串联组合成多级复合系统,运用于广州西望湛涌村生活污水处理的中试工程。通过研究在不同内碳源污水比例条件下,一体化系统对城中村生活污水的综合去除效果,试图找到较合适的内碳源污水比例作为日后系统运行的参数条件,研究表面流湿地.塘系统对一体化出水的深度处理效果,探讨沿程污染物浓度的变化规律,以及考察景观塘的出水水质并判断是否符合回用水要求。
主要研究结果如下:
(1)垂直流-水平流一体化复合人工湿地在处理西塑湛涌村河涌污水的中试工程中,采用0.8m3/(m2·d)的水力负荷,系统对河涌污水COD、BOD5、TN、NH4+-N、TP的平均去除率分别为77.19%、75.61%、33.64%、97.78%、93.49%,出水平均浓度分别为8.81mg/L、4.76mg/L、11.32mg/L、0.23mg/L、0.03mg/L,其中COD达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类水标准,NH4+-N、TP达到Ⅱ类水标准。
(2)垂直流-水平流一体化复合人工湿地在处理西塑湛涌村生活污水的中试工程中,在0.2m3/(m2·d)的水力负荷下,采用1:3内碳源污水比例对TN的去除率有明显的提高,平均达到77.15%,比不加内碳源污水时提高了16.54%。而且此条件对湿地去除COD、BODs,NH4+-N、TP等污染物的影响并不显著,去除率分别为79.85%、56.89%、73.04%、94.06%。整体出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级标准B标准。因此,本系统选择1:3的内碳源污水比例作为运行条件比较合适,
(3)表面流人工湿地-景观塘系统对一体化系统出水进行深度处理,其中,对COD、TN、NH4+.N、TP的平均去除率分别为56.02%、90.21%、95.89%、86.05%,景观塘出水优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002) 类水标准,可满足人工景观用水等回用要求。污染物的去除主要发生在表面流人工湿地内,而景观塘的净化能力相对较弱。
(4)在表面流人工湿地.景观塘系统中,COD、TN、NH4+-N、TP浓度沿程变化规律都是呈现沿程降低的趋势,其中在表面流湿地前1/3段(0~20m)污染物浓度降低最快。