15 人工湿地处理农村生活污水.docx

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1、人工湿地处理农村生活污水人工湿地是指对天然湿地进行模拟后形成的湿地系统，可实现对污水的有效净化。净化过程既涉及物化反应，也离不开生物作用，具有成本低、易于管理等特点，在农村生活污水综合处理中十分适用。在人工湿地系统中，填料为重要组成部分之一，它不仅是人工湿地系统当中的植物，还是微生物正常生长发育的场所，它本身也具备净化污水的功能。可见，选择适宜的填料是保证人工湿地发挥应有效果的关键。目前，以碎石填料最为常用，但它的污染物去除效果已经无法满足要求，需要对填料的类型加以更新和改良。由此就产生了新型模块化填料，有必要通过实验和分析验证模块化填料度对污水的处理效果。-S实验材料和方法1.1 材料与试剂

2、实验植物采用美人蕉，其植株大小大体相同，高度在5665cm范围内，重量在40g左右，根系体积相当，同时是健康没有病虫害侵袭的幼苗。实验用模块化材料将花岗岩作为主要粗骨料，将粉煤灰与水泥作为胶结料。最优配合比条件下的骨料级配是1016mmo采用以上原材料制成的试件，其规格为IOCm伊IOCm伊IOCm,需在试件上留设两个贯穿孔，孔径2cmo实验所用污水的氨氮实际浓度在ll47mgL-l的范围内变化、TP实际浓度在1.44.7mgL-l的范围内变化、COD的实际浓度在270360mgL-I的范围内变化。1.2 装置实验装置以小型反应器为主，所有反应器当中都放置6个模块化填料，共分成两层，模块化填料

3、和碎石填料的质量完全相等。为了对比实验植物对系统造成的影响，建立两个系统，其中一个有实验植物，另外一个没有。为了对比污水总量对有实验植物的系统的实际处理效果造成的影响，也建立了两个系统，其污水总量分别是45L与65L。其中，污水总量为45L的被记作模块化填料-有实验植物-45L,而污水总量为60L的被记作模块化填料-有实验植物-60L有实验植物，但填料为碎石的系统被记作碎石填料-有实验植物-45L。容器体积可以达到100L左右，使用模块化填料的，要在反应器当中放好3层模块化填料上数第一层和第二层的贯通孔向上，第三层中的贯通孔朝向两侧，不同层位中的模块化填料按照排列式进行放置碎石填料的堆高按照2

4、km控制，各系统当中的实验植物均为6株。成型后的实验装置如图1所示。图1实验装置图1中，MS-C-S表示模块化填料-有实验植物-45L系统，MS-U-S表示模块化填料-无实验植物-45L系统，GS-C-S表示碎石填料-有实验植物-45L系统。二、实验结果和分析在6d的时间范围内，污水处理效果和填料之间的关系为：当填料为模块化填料时，氨氮进、出水浓度分别为40.1810.04mgL-l和17.051.90mgL-l,去除率为55.30%6.12%当填料为碎石填料时，氨氮进、出水浓度分别为40.1810.04mgL-l和23.194.26mgL-l,去除率为41.52%5.21%.当填料为模块化填

5、料时，总磷进、出水浓度分别为5.231.39mgL-l和0.860.29mgL-l,去除率为83.47%5.53%;当填料为碎石填料时，总磷进、出水浓度分别为5.231.39mgL-l和3.250.61mgL-l,去除率为28.98%21.32%.当填料为模块化填料时，COD进、出水浓度分别为326.5741.36mgL-l和76.139.94mgL-l,去除率为76.57%2.64%当填料为碎石填料时,COD进、出水浓度分别为326.5741.36mgL-l和70.455.274mgL-l,去除率为78.18%3.10%o氨氮总磷和COD浓度随时间的变化如图2所示。(1)兼氮浓度随时间的变化

6、(2)总磷浓度随时间的变化(3)C0D浓度随时间的变化图2氨氮、总磷和COD浓度随时间的变化由以上结果可知，模块化填料对污水中氨氮去除效果比碎石填料好。其原因为模块化填料孔隙率相对较高，可以为硝化与反硝化细菌创造良好条件与此同时，模块化填料较为松散，便于系统中的水和气体相互传递，使溶解氧浓度明显增加，增强微生物活性。对于硝化细菌，其最佳PH为8.08.5,通过实验，模块化填料PH为8.3,而碎石填料为7.9o可见，模块化填料可以为细菌创造良好反应条件。模块化填料对污水中总磷去除效果比碎石填料好很多，不仅去除效果保持稳定，而且出水浓度可以满足一级标准。由于从第四天开始总磷溶度开始升高，所以末尾时

7、产生了解吸。由此可得，填料自身吸附总磷是填料去除污水中总磷的基本机理。相关研究表明，微碱性环境下，判断填料去除总磷的能力最常用的指标即为钙含量。本次研究中，填料所处环境均为微碱性，而且模块化填料的PH比碎石填料大。除此之外，无论是将粉煤灰与水泥作为胶结料，还是采用粉煤灰砖块，都对填料自身吸附总磷有利。两种填料都能有效去除污水中COD,整个降解过程表现出先快后慢，其原因为系统中有很多不同的微生物，且数量很多，营养充足，微生物在早期活性最强，随着营养逐渐消耗与溶解氧不断减少，COD去除率降低，到趋于平衡为止。然而，相比之下模块化填料实际去除率相对较高，其原因为这种填料中设置了贯穿孔，可以为微生物正

8、常生长创造更多空间。实验植物对污染物去除会造成一定程度的影响，特别是在前期，能有效去除有机物和含氮化合物。其原因为前期实验植物正在生长发育，可大量去除污染物。但随着植物不断成熟，对污染物实际去除效果逐渐减缓，甚至在后期出现了明显反差。含氮化合物实际去除效果主要和微生物与填料有关，总磷的去除机理为填料吸附。采用模块化填料时，总磷去除效果十分显著，但在处理时会发生解吸。运行过程中，模块化填料和碎石填料的COD及氨氮实际去除效果无明显差异，这说明对这两种污染物的实际去除效果可以保持在相对稳定的状态。由于实际水体当中的污水总量有所不同，所以在实验中加入数量不同的污水来确认系统去除CODs氨氮和TP的实

9、际效果。当污水总量为45L时，填料高度比污水表面高度低，而当污水总量为60L时，填料被污水完全淹没。根据实验结果，在增加污水总量以后，系统污水处理效果无明显影响，而且两个系统的实际去除效果基本上保持相同。三、结论通过以上实验和对实验结果的分析论述，可得出下列几条结论：Q）人工湿地是处理农村生活污水最有效的方式之一。从氨氮与总磷处理效果看，模块化填料由于碎石，在人工湿地中采用模块化填料能有效去除污水当中的各类污染物。模块化填料中设置了贯穿孔，这种特殊结构能提高填料整体孔隙率，为水中各类微生物的生长创造良好条件，有效截留不同的污染物，避免产生堵塞等问题。（3）实验植物实际生长时，会从污水当中吸收大量营养物质，这对氮磷类化合物实际去除是十分有利的。然而，伴随实验植物不断生长和成熟，它对各类污染物的实际去除效果开始不断减缓。（来源：厦门福润源环保科技有限公司）