生態(tài)芯濕地在污水廠尾水深度處理應用實例

楊丹

摘? 要：文章介紹了生態(tài)芯濕地的工藝原理及在污水廠深度處理尾水工程中的應用。本工程運行結果表明：生態(tài)芯濕地對城市污水廠尾水具有較好的凈化效果，經(jīng)過一段時間的試運行，其出水的COD、NH3-N和TP指標均優(yōu)于地表準Ⅳ類并達到III類水排放標準，總氮出水濃度穩(wěn)定小于6mg/L。

關鍵詞：生態(tài)芯濕地;污水尾水;深度處理

中圖分類號：X703.1文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）33-0178-03

Abstract： The process principle of ecological core wetland and its application in advanced treatment of wastewater from wastewater treatment plant are introduced. The operation results of the project show that the ecological core wetland has a good purification effect on the tail water of the municipal wastewater treatment plant， the COD， NH3-N and TP of the effluent are better than that of the surface grade IV and meet the Grade III discharge standard. The concentration of total nitrogen in the effluent is less than 6mg/L.

Keywords： ecological core wetland; sewage tail water; advanced treatment

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展及城市化進程，水資源短缺及水環(huán)境污染問題的加劇，城市污水處理廠的治理與運行越來越受到關注，污染處理廠雖然削減了一部分污染物，但其排放水仍含較多的污染物質，集中排入水體容易引發(fā)河道污染問題[1]。

為保障長江一級支流秦淮河國考和省考斷面的水質達標，響應長江生態(tài)大保護政策和提升方山片區(qū)的水環(huán)境質量，在水利部和江蘇省水利廳的關心支持下，江寧科學園污水廠嘗試和推廣提標創(chuàng)新技術，于2019年3月開始實施“生態(tài)芯”濕地工程并于同年完工。

1 工程概況

本工程位于南京市江寧區(qū)科學園污水廠三、四期廠區(qū)內（秦淮河東側，繞越高速東南，竹山路西側）。尾水深度處理工藝采用生態(tài)芯濕地和表面流濕地相結合的工藝，其處理規(guī)模為1萬m3/d，設計進水水質為一級A標準，出水水質為地表準IV類，工程總占地約59畝（約39333平方米，其中生態(tài)芯濕地占地不足4畝，約4000平方米，表面流濕地水域面積10000平方米）。

2 處理工藝

科學園污水廠尾水提標采用生態(tài)芯濕地和表面流濕地結合的工藝進行。生態(tài)芯濕地有機結合了先進的人工潛流濕地的環(huán)境優(yōu)勢和微生物濾池的工藝優(yōu)勢，采用同步硝化反硝化、有機碳源脫氮和改性生物質炭除磷三大核心技術，既克服了人工濕地常見的出水不穩(wěn)定、易堵塞和占地面積大的難題;又克服了污水廠能耗高、碳源消耗大、污泥處置成本高的不足，在出水達標且穩(wěn)定的前提下，實現(xiàn)了性價比高、低價運維、綠色生態(tài)、資源循環(huán)的水廠提標改造目標。

2.1 工藝流程

生態(tài)芯濕地是一種新型生物-生態(tài)濕地處理技術，一二期污水廠二沉池尾水經(jīng)提升泵站輸送至“生態(tài)芯”濕地，其中部分尾水通過生態(tài)芯濕地上層潛流濕地模塊處理后回流至下層微生物濾池進行深度處理，經(jīng)處理后的出水通過自流進入表面流濕地進一步處理，其出水經(jīng)提升泵站輸送至三四期中水泵房，最終排入方山溝。工藝流程圖如圖1所示。

污水廠尾水可分別從上層潛流濕地和下層微生物濾池進水。本項目運行時進水比例一般設置為上層直接進水40%（4000m3/d），下層直接進水60%（6000m3/d），總處理量為10000m3/d（含上層潛流濕地處理后回流水量）。在實際運行過程中，可根據(jù)進水水質和出水水質要求靈活分配上下層給水比例，實現(xiàn)水質的綜合調控與治理。

2.2 工藝結構

2.2.1 生態(tài)芯濕地結構

生態(tài)芯濕地由上層潛流濕地模塊系統(tǒng)和下層核“芯”層微生物濾池系統(tǒng)組成，剖面示意圖如圖2所示。池體為半地埋鋼筋混凝土結構，分南北兩個池體。

上層潛流濕地系統(tǒng)為模塊式，模塊上配有布水和出水收集系統(tǒng)。模塊上部的噴淋管道將污水廠二沉池尾水輸送至潛流濕地模塊系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后的水回流至下層核“芯”層微生物濾池的進水端。

下層核“芯”層以微生物濾池為主，總處理量為10000m3/d（含上層潛流濕地處理后回流水量），有效水深約3.5米，單座微生物濾池由4列組成，每列均由A、B、C、D池和出水池組成。

生態(tài)芯濕地項目應用實景圖如圖3所示。

2.2.2 表流濕地結構

表流濕地位于生態(tài)芯濕地后端，總處理水量為10000m3/d，水域面積約10000平方米，有效水深約1米。

表流濕地由沉水植物、挺水植物、底棲和浮游動物以及生態(tài)坡岸組成的水生態(tài)體系，對污水的凈化是物理、化學及生物共同作用的結果[2]。

2.3 工藝原理

生態(tài)芯濕地是一種新型尾水凈化濕地工藝，芯濕地分為上下兩層，上層為潛流濕地模塊層，模塊中配有植物及改性生物質炭除磷填料，主要完成對尾水中磷的去除。下層為生態(tài)芯濕地的核“芯”層，核“芯”層以微生物濾池為主體，主要完成對尾水中有機物、氨氮和總氮的去除。

微生物濾池從進水端至出水池依次為A、B、C和D池，目前系統(tǒng)運行采用好氧-厭氧-厭氧-厭氧工藝，即“OAAA”工藝，其中A池為好氧池，B、C、D池均為厭氧池，該工藝流程強化了后段對TN的去除能力，并維持了末端反硝化條件。A池在有氧狀態(tài)下，微生物利用水體中有機物與含氮化合物作為營養(yǎng)，以呼吸作用為主[3]，在快速增殖的同時去除水體中的COD和NH3-N，其中的NH3-N被逐步氧化為高價態(tài)含氮化合物，主要是亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。

當尾水進入后段B、C、D厭氧池后，微生物由于具有厭氧氨氧化能力，會將水體中的殘留NH3-N進一步氧化，當NH3-N消耗完以后發(fā)生反硝化作用，將水體中的硝態(tài)氮還原為氮氣（N2）逸出水體，實現(xiàn)TN的去除。微生物直接對尾水中的硝態(tài)氮進行反硝化作用，在反硝化作用發(fā)生的同時，進水中的COD作為反硝化過程的碳源被進一步利用，達到去除COD的作用[4]。

TP的去除主要通過上層改性生物質炭除磷填料吸附作用去除，去除率在70%～80%。上層潛流濕地處理后的尾水通過濕地模塊下方回流水槽最終匯集到微生物濾池進水端。在40%的進水比例下，TP最終去除率一般可達35%或其濃度穩(wěn)定降至0.3mg/L或小于0.3mg/L。在一定水量范圍內，上層進水量越大，TP去除效果越好。

3 應用效果分析

項目試運行期間，在污水處理廠二沉池出水口、生態(tài)芯濕地出水口、表流濕地出水口分別進行采樣監(jiān)測，分析生態(tài)芯濕地對污水中主要污染物的凈化效果。

3.1 生態(tài)芯濕地去除效果分析

通過圖4、圖5生態(tài)芯濕地南池、北池1～3月的運行數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過完整的生態(tài)芯濕地工藝處理后，出水COD、氨氮、總磷指標均達到或優(yōu)于地表準IV類標準。COD最終去除率一般在90%以上或出水濃度可穩(wěn)定降至20～30mg/L，NH3-N的最終去除率一般在90%或出水濃度可穩(wěn)定降至1～1.5mg/L，TN的最終去除率一般在60%或出水濃度可穩(wěn)定降至6mg/L以下。

3.2 表流濕地去除效果分析

由圖6表流濕地水質數(shù)據(jù)可以看出，表面流濕地對COD、氨氮、總磷和總氮的去除率分別約為4%、13%、3%、5%。尾水經(jīng)表面流濕地進一步深度處理后，保證了整個系統(tǒng)出水長期穩(wěn)定在地表準Ⅳ類標準。

表面流濕地位于生態(tài)芯濕地后端，表面流濕地搭配種植沉水植物和挺水植物，在凈化水質的同時營造良好的生態(tài)環(huán)境景觀[5]。

4 結論及建議

試運行期間，污水廠尾水先后經(jīng)生態(tài)芯濕地和表面流濕地處理后，其出水的COD、NH3-N和TP指標優(yōu)于地表準Ⅳ類并達到III類水排放標準，TN≤ 6mg/L。

本項目污水處理水量10000m3/d，生態(tài)芯濕地池體及管理用房總占地面積不到4畝，占地面積小，經(jīng)濟價值高;與傳統(tǒng)濕地比，生態(tài)芯濕地具有抗污染負荷高、處理效率高、出水穩(wěn)定、無堵塞、運行成本低、景觀效果好的特點，具有很好的實用和推廣價值。

參考文獻：

[1]張云.生態(tài)濕地技術用于城市污水處理廠尾水深度處理[J].中國給水排水，2017（02）：87-89.

[2]王正芳，張繼彪，等.物理強化復合人工濕地處理污水廠尾水實例[J].中國給水排水，2013（02）：75-77.

[3]梁威，胡洪營.人工濕地凈化污水過程中的生物作用[J].中國給水排水，2003（10）：28-31.

[4]劉大中.典型城市污水處理廠提標改造分析[D].西安建筑科技大學，2013.

[5]張修穩(wěn).人工濕地對集中式污水處理廠尾水的處理研究[D].中國海洋大學，2014.