污水處理設施尾水深度脫氮除磷工藝

　　太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠出水水質多數符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918?2002)

　　一級排放標準，但與地表水排放標準仍存在較大差距，尤其是氮磷含量較高，因而需對尾水進行進一步深度脫氮除磷處]。本研究針對我國太湖流域污水處理設施尾水，采用涵蓋“水質水量調節(jié)?垂直潛流人工濕地?水平潛流人工濕地”的深度脫氮除磷工藝，進一步提升污水處理設施尾水水質標準，實現低污染水再利用和資源化，為太湖流域污水處理廠深度處理及提標改造提供技術支持。

　　一、?工藝流程

　　尾水深度脫氮除磷工藝，涵蓋水量調節(jié)、垂直潛流人工濕地和水平潛流人工濕地工藝。低污染水或尾水經過調節(jié)池調節(jié)依次進入垂直、水平潛流人工濕地，通過濕地的主要基質鋁污泥填料、植物以及微生物三者的協(xié)同作用，使污水得到進一步處理，達到更高標準排放。

　　工藝中，水量調節(jié)是對濕地進水的預處理，與污水處理廠的預處理相似，對水質、水量進行調節(jié)，方便人工濕地的后續(xù)處理，防止?jié)竦氐亩氯翱刂扑康?。調節(jié)后的出水經配水設施進入垂直潛流+水平潛流二級人工濕地，通過人工濕地基質、植物以及微生物的吸收利用，達到凈化水質的目的。下圖為污水處理設施現場。

　　二、工藝參數

　　2.1?水質水量調節(jié)

　　為滿足工程總體要求和人工濕地進水水質要求以及減輕濕地污染負荷，在人工濕地前設置水質水量調節(jié)設施，即預處理設施，如格柵、沉砂、初沉、均質、水解酸化、穩(wěn)定塘、厭氧、好氧等，達到去除污水中漂浮物、部分懸浮物、有機物及平衡水質水量的目的。一般污水處理廠預處理設施均可作為水質水量調節(jié)設施，設施的選用應結合進水的水質水量狀況以及現場的實際狀況來選定。常見的水質調節(jié)設施有：

　　(1)格柵池

　　格柵池中宜設置粗、細兩道，以攔截較大體積的懸浮物，防止堵塞布水口。

　　(2)沉砂池

　　污水中的SS含量大于100mg/L時，宜設沉淀池。沉砂池主要用于去除污水中的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞，一般采用平流式沉砂池。為保證沉沙效果，沉砂池中水平流速宜≤0.1m/s。

　　(3)水解酸化池

　　污水的BOD5/CODCr小于0.3時，宜采用水解酸化預處理工藝，水解酸化池可將大分子物質轉化為小分子物質，將環(huán)狀結構轉化為鏈狀結構，進一步提高廢水的BOD5/CODCr比，增加廢水的可生化性，為后續(xù)的好氧生化處理創(chuàng)造良好的環(huán)境。處理生活污水的水力停留時間約為3h。

　　(4)接觸厭氧池

　　接觸厭氧池內宜用固著型彈性填料，填料間宜保持10～30cm間距以防堵塞，水力停留時間宜≥18h。

　　(5)曝氣生物濾池

　　生物濾池濾料應具有強度大、不易磨損、空隙率高、比表面積大、化學物理穩(wěn)定性好、易掛膜、生物附著性強、比重小和不易堵塞的性質。曝氣生物濾池的BOD5容積負荷宜為3～6kg/m3?d。水力停留時間宜≥6h。

　　(6)水量調節(jié)池

　　當來水的水質及水量不穩(wěn)定時宜建調節(jié)池，起到調節(jié)水量、均衡水質作用，其停留時間在4～6h。

　　2.2?水平潛流人工濕地

　　潛流濕地是指由砂礫層組成的淺床濕池植物系統(tǒng)，污水由進水口一端沿水平方向流動到出水口一端，污水流動過程中依次通過砂石、介質、植物根系，達到凈化目的，該生態(tài)處理系統(tǒng)主要由土壤、濕地植物和微生物組成。

　　(1)水平潛流人工濕地的結構包括進水區(qū)、處理區(qū)和出水區(qū)，其中處理區(qū)自上而下為覆蓋層、填料層和防滲層。進水區(qū)和出水區(qū)宜放置粒徑為40～80mm的卵石和礫石，長度宜為1～1.5m，分布于整個濕地床寬。處理區(qū)填料粒徑宜為4～30mm。覆蓋層厚度應>20cm，材料宜選用種植土。填料層厚度宜為50～100cm，分層鋪設，每層厚度宜為30mm左右。濕地床體水力坡度宜為0.5%～1.0%。

　　(2)水平潛流人工濕地的長寬比宜為2:1～4:1，長度宜<50m，濕地單元的面積宜<800m2。

　　(3)水平潛流人工濕地的填料空隙率宜為30%～50%。

　　2.3?垂直潛流人工濕地設計

　　垂直潛流人工濕地與水平潛流人工濕地的區(qū)別在于水流方式。在垂直潛流系統(tǒng)中，污水由表面縱向流至床底，在縱向流的過程中，污水依次經過不同的介質層，達到凈化的目的。

　　(1)垂直潛流人工濕地的結構自上而下宜為覆蓋層、填料層、過渡層、排水層和防滲層;垂直潛流人工濕地最大深度不宜大于2m。

　　(2)垂直潛流人工濕地的配水和集水系統(tǒng)均宜采用穿孔管，配水支管長不宜大于6m、間距不宜大于2m，孔口間距宜按人工濕地寬度的10%計，不宜大于1m。集水支管和配水支管宜間隔、交錯布置，集水支管進水孔徑宜為2～3cm，且不應大于排水層材料的最大粒徑。

　　(3)垂直潛流人工濕地應設通氣管，通氣管應與集水管相連，其管口至少應高出覆蓋層頂面300mm。

　　2.4?鋁污泥復合填料

　　人工濕地對污染物的削減主要在于人工濕地填料以及附著在濕地填料表面的微生物的作用，本技術提供一種適用于復合人工濕地的鋁污泥復合填料。該填料以鋁污泥為原料，與一定重量份的沸石或鋼渣混合，經一系列工藝制成鋁污泥?鋼渣、鋁污泥?沸石和鋁污泥?鋼渣?沸石三種復合填料。鋁污泥來源于給水處理，原水中的污染物質主要包括濁度、色度、腐殖質等，沒有有毒物質，且鋁污泥簡單易得、鋁離子含量高、量大、可免費使用，是一種較為理想的填料前驅體。鋁污泥復合填料具有很好的物化性質，其體積密度、孔隙率和比表面積等優(yōu)于市場普通填料，并

　　具有較好的磷吸附性能。通過相關試驗，該填料可同時應用于水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地，對污水中的氮和磷具有較好的去除效果，可有效緩解人工濕地堵塞的問題，填料壽命較長，應用前景廣泛。

　　2.4.1鋁污泥復合填料的制備

　　鋁污泥復合填料由重量份為40～50份的沸石或鋼渣和50～60份的鋁污泥組成，沸石或鋼渣加入黏結劑攪拌均勻后放入造粒機得到顆粒物，將脫水后的鋁污泥包裹在顆粒物表面，形成鋁污泥殼，經烘干后放入500℃～600℃無氧焙燒爐中焙燒6～8h得到三種表面鈍化且?guī)в写罅靠紫兜那驙钿X污泥?沸石、鋁污泥?鋼渣和鋁污泥?鋼渣?沸石復合填料。

　　2.4.2濕地填料的鋪設

　　鋁污泥復合填料適用于各類人工濕地，尤其在水平潛流與垂直潛流人工濕地中有較好的除磷效果，該填料主要鋪設于人工濕地的中層和上層，粒徑規(guī)格在5～15mm，填料間孔隙率為0.3～0.5，單層厚度為10～30cm，填料鋪設厚度應根據人工濕地池體的設計選擇。

　　三、結語

　　本文重點闡述了水質水量調節(jié)、垂直潛流人工濕地和水平潛流人工濕地的工藝參數，并介紹了鋁污泥復合填料的制備及使用方法。通過“水質水量調節(jié)?垂直潛流人工濕地?水平潛流人工濕地”，研究出適用于太湖流域污水處理設施尾水的深度脫氮除磷工藝。太湖流域污水處理廠尾水提標改造需求大，該技術應用空間較大，研究成果對太湖流域污水處理廠尾水深度處理及提標改造具有重要的指導意義。（來源：江蘇龍騰工程設計股份有限公司；江蘇省雨污水資源化利用工程技術研究中心；南京市生態(tài)河道工程技術研究中心）