人工濕地污水處理設(shè)備

人工濕地是指模擬天然濕地后形成的濕地系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)污水的有效凈化。凈化過程不僅涉及物理化學(xué)反應(yīng)，而且與生物效應(yīng)密不可分。它具有成本低、管理方便的特點(diǎn)，非常適合農(nóng)村生活污水的綜合處理。在人工濕地系統(tǒng)中，填料是重要的組成部分之一。它不僅是人工濕地系統(tǒng)中的植物，也是微生物正常生長發(fā)育的地方。它還具有凈化污水的功能?？梢钥闯觯x擇合適的填料是確保人工濕地發(fā)揮應(yīng)有效果的關(guān)鍵。目前，礫石填料最常用，但其污染物去除效果不能滿足要求，需要更新和改進(jìn)填料的類型。因此，新的模塊化填料，有必要通過實(shí)驗(yàn)和分析來驗(yàn)證模塊化填料對污水的處理效果。

一、實(shí)驗(yàn)材料及方法。

1.1材料及試劑。

實(shí)驗(yàn)植物采用美人蕉，大小相同，高度在56~65cm范圍內(nèi)，重量約40g，根系體積相同，是健康無病蟲害侵襲的幼苗?；◢弾r作為主要粗骨料，粉煤灰和水泥作為膠結(jié)材料。最佳配合比下的骨料級配為10~16mm。由上述原料制成的試件規(guī)格為10cm、10cm和2cm。實(shí)驗(yàn)污水氨氮實(shí)際濃度在11~47mgL-1范圍內(nèi)，TP實(shí)際濃度在1.4~4.7mgL-1范圍內(nèi)，COD實(shí)際濃度在270~360mgL-1范圍內(nèi)。

1.2裝置。

實(shí)驗(yàn)裝置主要是小型反應(yīng)器。所有反應(yīng)器中放置6個(gè)模塊化填料，分為兩層。模塊化填料的質(zhì)量與礫石填料完全相同。為了比較實(shí)驗(yàn)植物對系統(tǒng)的影響，建立了兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)有實(shí)驗(yàn)植物，另一個(gè)沒有。為了比較污水總量對實(shí)驗(yàn)植物系統(tǒng)實(shí)際處理效果的影響，還建立了45L和65L污水總量的兩個(gè)系統(tǒng)。其中，污水總量45L為模塊化填料-實(shí)驗(yàn)植物-45L，污水總量60L為模塊化填料-實(shí)驗(yàn)植物-60L為實(shí)驗(yàn)植物，但碎石系統(tǒng)為碎石填料-實(shí)驗(yàn)植物-45L。

容器體積可達(dá)100L左右。如果使用模塊化填料，應(yīng)在反應(yīng)器中放置三層模塊化填料。第一層和第二層的貫通孔應(yīng)向上，第三層的貫通孔應(yīng)朝向兩側(cè)。不同層次的模塊化填料應(yīng)按21cm排列，每個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)植物為6株。成型后的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖1中，MS-C-S表示模塊化填料-實(shí)驗(yàn)植物-45L系統(tǒng)，MS-U-S表示模塊化填料-無實(shí)驗(yàn)植物-45L系統(tǒng)，GS-C-S表示碎石填料-實(shí)驗(yàn)植物-45L系統(tǒng)。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析。

在6d的時(shí)間范圍內(nèi)，污水處理效果與填料的關(guān)系是：當(dāng)填料為模塊化填料時(shí)，氨氮進(jìn)出水濃度分別為40.18±10.04mgL-1和17.05±1.90mgL-1，去除率為55.30%±6.12%。當(dāng)填料為礫石填料時(shí)，氨氮進(jìn)出水濃度分別為40.18±10.04mgL-1和23.19±4.26mgL-1，去除率為41.52%±5.21%。當(dāng)填料為模塊化填料時(shí)，總磷進(jìn)出水濃度分別為5.23±1.39mgL-1和0.86±0.29mgL-1，去除率為83.47%±5.53%；當(dāng)填料為礫石填料時(shí)，總磷進(jìn)出水濃度分別為5.23±1.39mgL-1和3.25±0.61mgL-1，去除率為28.98%±21.21.32當(dāng)填料為模塊化填料時(shí)，COD進(jìn)出水濃度分別為326.57±41.36mgL-1和76.13±9.94mgL-1，當(dāng)填料為碎石填料時(shí)，COD進(jìn)出水濃度分別為326.57±41.36mgL-1和70.45±5.274mgL-1。

從上述結(jié)果可以看出，模塊化填料比碎石填料更能去除污水中的氨氮。原因是模塊化填料的孔隙率相對較高，可以為硝化和反硝化細(xì)菌創(chuàng)造良好的條件。同時(shí)，模塊化填料相對松散，便于系統(tǒng)中和氣體相互傳遞，顯著增加溶解氧濃度，增強(qiáng)微生物活性。對于硝化細(xì)菌，最佳pH為8.0~8.5。通過實(shí)驗(yàn)，模塊化填料pH為8.3，碎石填料為7.9?？梢钥闯?，模塊化填料可以為細(xì)菌創(chuàng)造良好的反應(yīng)條件。

模塊化填料比碎石填料對污水中總磷的去除效果要好得多，不僅去除效果穩(wěn)定，而且出水濃度也能達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)。由于總磷溶度從第四天開始上升，所以最后產(chǎn)生了解吸。因此，填料本身對總磷的吸附是去除污水中總磷的基本機(jī)制。相關(guān)研究表明，在微堿性環(huán)境下，判斷總磷去除能力最常用的指標(biāo)是鈣含量。在本研究中，填料的環(huán)境為微堿性，模塊化填料的pH大于碎石填料。此外，無論是粉煤灰和水泥作為粘合劑，還是粉煤灰磚，都有利于填料本身對總磷的吸附。

兩種填料都能有效去除污水中的COD，整個(gè)降解過程先快后慢。原因是系統(tǒng)中有許多不同的微生物，數(shù)量多，營養(yǎng)豐富。微生物在早期活性最強(qiáng)。隨著營養(yǎng)消耗和溶解氧的逐漸減少，COD去除率下降，直到趨于平衡。但模塊化填料的實(shí)際去除率相對較高，因?yàn)樵撎盍显O(shè)置了貫穿孔，可以為微生物的正常生長創(chuàng)造更多的空間。

實(shí)驗(yàn)植物會(huì)在一定程度上影響污染物的去除，特別是在早期階段，可以有效地去除有機(jī)物和含氮化合物。原因是早期的實(shí)驗(yàn)植物正在生長發(fā)育，可以去除大量的污染物。然而，隨著植物的不斷成熟，污染物的實(shí)際去除效果逐漸減慢，甚至在后期也有明顯的對比。含氮化合物的實(shí)際去除效果主要與微生物和填料有關(guān)，總磷的去除機(jī)制是填料吸附。

使用模塊化填料時(shí)，總磷去除效果非常明顯，但在處理過程中會(huì)發(fā)生解吸。在運(yùn)行過程中，模塊化填料和礫石填料的COD和氨氮的實(shí)際去除效果沒有明顯差異，這表明這兩種污染物的實(shí)際去除效果可以保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

由于實(shí)際水體中的污水總量不同，在實(shí)驗(yàn)中添加不同數(shù)量的污水，以確認(rèn)系統(tǒng)去除COD、氨氮和TP的實(shí)際效果。當(dāng)污水總量為45L時(shí)，填料高度低于污水表面，當(dāng)污水總量為60L時(shí)，填料完全被污水淹沒。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，增加污水總量后，系統(tǒng)污水處理效果不明顯，兩個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際去除效果基本相同。