人工湿地生态处理系统强化脱氮除磷工艺及处理效率研究

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1、摘要摘要本课题以同济大学在武汉汉阳经济技术开发区的“城市污水处理与资源化技术研究及工程示范”中试基地为依托，对构成人工湿地生态处理系统的表面流人工湿地、潜流人工湿地、潜流+表面流组合湿地、植物／藻类稳定塘等处理工艺进行了深入研究。从而实现交互式物化／生化反应器与人工湿地生态处理系统的有机结合，满足城市污水深度处理及资源化目标。本课题为国家“十五"重大科技专项“武汉市汉阳地区水环境质量改善技术与综合示范——城市污水处理与资源化技术研究及工程示范”(课题编号：2002从601023)中的子专题“人工生态协同处理研究与示范"。人工湿地生态处理系统进水的年均CoD、TN、TP

2、和COO／TN分别为24．9mg．L～、18．83mg．L一、2．58mg．L叫和1．57。氮素以氧化态氮(亚硝氮或硝氮)为主，C／N是生态处理系统生物脱氮的主要限制因子。组合填料潜流湿地稳态运行时(HRT=O．6d)，COD、TN、TP的面积负荷去除率分别为2．989．m-2．d～、2．199．m’2．d一、0．299．m～．d～。污水强化脱氮处理可显著提高该系统脱氮能力，COD、TN的面积负荷去除率分别达到9．659．m-2．d一、3．589．m_2．d～。页岩和钢渣强化除磷可显著改善湿地出水磷浓度，TP去除率和TP面积负荷去除率分别为90．4％、0．899．m．

3、2．d一。HRT与TN面积负荷去除率的幂函数关系式为Y=I．7202x¨粥(R2=0．8243)；(N02一N+N03-N)／TN值与TN面积负荷去除率的指数关系式为Y=I．1438e“础‘(R2=O．9203)；水温与TN面积负荷去除率的指数关系式为Y=O．8063e0‘瑚1(R2=O．715)；COD／TN与TN面积负荷去除率的幂函数关系式为Y=I．998x0‘刚2(R2=O．8329)。表面流人工湿地稳态运行时(HRT：O．6d)，COD、TN、TP的面积负荷去除率分别为1．199．m～．d一、2．339．m-2．d～、0．229．m吨．d一。HRT与COD面积

4、负荷去除率的线性关系式为Y哪=3．467x-0．5956(R2=O．8264)，HRT与TN面积负荷去除率的线性关系式为Y讯=O．4182x+1．3648(R2-0．657)；水温与TN面积负荷去除率的线性关系式为Y=O．104x一0．521l(R2=O．8138)：(NO

5、2-N+N03-N)／TN与TN面积负荷去除率的线性关系式为Y=2．2659x-0．2763(R冬0．7394)。潜流+表面流组合湿地稳态运行时(HRT=O．9d)，COD、TN、TP的面积负荷去除率分别为1．829．m～．d～、1．599．m-2．d一、0．149．m一．d～。污水强化脱氮处理极

6、摘要大地提高了湿地的脱氮效果，COD、TN、TP的面积负荷去除率分别为19．039．m～．d～、5．429．m-2．d一、0．299．m～．d-1。HRT与TN面积负荷去除率的指数关系式为Y州=20．41lel届‘7‘(R2=0．8842)：水温与TN面积负荷去除率的线性关系式为Y讯=0．2908x一0．9369(R2=0．946)：(NO：一N+NO。-N)／TN比值与TN面积负荷去除率的线性关系式为Y=O．1lOlx+0．9832(R2=O．8535)；COD／TN与TN面积负荷去除率的幂函数关系式为Y=I．4172x0。伽(R2=O．8014)。人工湿地污水处理

7、工艺性能比较表明，在相似水力负荷条件下，潜流+表面流组合湿地系统的污水强化脱氮运行模式的COl：)去除效能最高，COl：)面积负荷去除率为17．579．m～．d一，COD反应动力学常数为3．22m．d～。湿地系统进水COD／TN≥2．4时，湿地系统的脱氮效率显著提高，页岩与钢渣强化潜流湿地系统的污水强化脱氮运行模式、潜流+表面流组合湿地系统的污水强化脱氮运行模式的TN去除效能最高，页岩与钢渣强化潜流湿地系统的污水强化脱氮运行模式、潜流+表面流组合湿地系统的污水强化脱氮运行模式的TN面积负荷去除率分别达2．899．m吨．d1和3．229．m-'．d～。湿地系统中填充磷吸

8、附性强的页岩和钢渣材料大大地改善了湿地系统的除磷效率，页岩与钢渣强化潜流湿地系统的TP去除效能最高，TP去除率达90％以上，TP负荷去除率达O．79．m-2．dq以上。关键词：人工湿地，生态处理系统，稳定塘，脱氮除磷，二级出水nAbstractABSTRACTThispaperreportedtheperformanceoffreewatersurfaceconstructedwetland(FWS)，subsurfaceconstructedwetland(SSF)，integratedconstructedwetland，plant／algaes