人工湿地处理工业废水尾水的运行效果分析

骆智青

(中亿丰建设集团股份有限公司，江苏 苏州 215131)

目前太湖地区水体富营养化较严重，为有效的提升太湖地区的环境质量，维护生态平衡，2018年5月，太湖地区标准发布了《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染排放限值》，提高了污水厂尾水排放的标准。

目前苏州市相城区阳澄湖镇澄阳污水处理有限公司尾水排放执行标准为《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准，经处理后达标的尾水排入界泾河，最终汇入阳澄湖西湖。但未达到太湖流域的的主要水污染物排放限值，本工程采取“生物塘+人工湿地”模式深度处理澄阳污水厂尾水，也顺应了2018年12月提出的《江苏省太湖地区城镇污水处理厂DB32/1072提标技术指引》规范要求。

本次采用的人工湿地为上行垂直流、下行垂直流组合湿地，其中包含填料、水生植物、微生物，主要为生物处理和物理吸附，能够有效的对有机物去除、氮元素脱离、磷元素吸收、污水中的杂质和颗粒物截流，且人工湿地运营成本较低，适合更广泛的推广[1-3]。

本研究的对象为澄阳污水处理厂工业废水尾水，处理规模为2.0×104m3/d，污水厂原出水口水质为一级B出水，对该处水质进行人工湿地处理，实现水质的提升。

1 工程设计

1.1 设计目标

苏州市相城区阳澄湖镇澄阳污水处理有限公司目前工业废水主要采用的是AO工艺配合多级混凝沉淀，目前出水指标可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。经过“生物塘+人工湿地”，使得出水主要指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的IV类水标准及以上。即NH3-N1.5 mg/L，COD30 mg/L，TP0.3 mg/L，DO10 mg/L，锑≤5 μg/L。

1.2 装置设置

本项目主要工程内容包括：(1)引水管400 m；(2)生态氧化塘1000 m2；(3)复合垂直流人工湿地12000 m2；(4)复合生态浮床3600 m2；(5)景观湖生态净化系统320000 m2。在生态氧化塘(EOP)、复合垂直流人工湿地(CVF)、景观湖生态净化系统(LEP)三处添加取样点。

本次取样测试时间持续179天，取样次数为13次，初始采样时间为2018年3月23日。试验最后一次采样为2018年9月17日。

图1 工程流程图

2 本次分析使用方法

化学需氧量的测定采用的是重铬酸盐法HJ828-2017，TP的测定采用的是钼酸铵分光光度法GB/T11893-1989，TN的测定采用的是碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法HJ636-2012，NH3-N的测定采用的是纳氏试剂分光光度法HJ535-2009，应用社会科学统计软件(SPSS)进行数据处理。

3 结果与讨论

3.1 人工湿地对CODCr去除效果的影响

研究发现，污水厂尾水出水从EOP进入到CVF再进入到LEP尾水CODCr浓度均有不同程度的去除，其中从EOP进入CVF后，在试运营成功后6个月内去除效率最高达46.2%，最低为17.1%，平均去除效率为29%；从CVF进入LEP后在试运营成功后6个月除了首日调试水体不稳定外，均有不同程度的去除，其中去除效率最高达50.6%，最低为3.9%，平均去除效率为17.4%；系统整体平均去除率为41.6%，显著提高了CODCr的去除效率(图2)。

图2 CODCr的去除

人工湿地对水体中CODCr浓度的去除有显著影响，由于CODCr的去除为耗氧过程，EOP进入CVF后，通过垂直潜流湿地内植物泌氧，和填料内部微生物进行反应，对污水厂尾水中较低浓度的CODCr有降解作用[4]。从CVF进入LEP后，景观湖泊水体的溶解氧量大，加上景观湖湖面较大，水体量大，存在的背景CODCr浓度较低，使得尾水中的CODCr浓度进一步降低。

3.2 人工湿地对NH3-N去除效果的影响

研究表明，污水厂尾水NH3-N含量在0.300～2.066 mg/L之间，水质除了试运营起第32天进水出现了2.066 mg/L后，其余月份水质达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中III类标准，水质从EOP进入到CVF，NH3-N 6个月内去除效率最高达43.8%，其中试运营后第17、63天出现部分负增长；从CVF进入LEP后有不同程度的去除，其中去除效率最高达48.4%，其中试运营后第63、94、138、179天出现部分负增长；系统整体最高去除率为58%，在试运营后第63、138天出现部分负增长(图3)。

图3 NH3-N的去除

研究发现，负增长的原因主要由于(1)污水厂尾水中NH3-N含量较低，本身NH3-N浓度含量已经达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中III类标准；(2)由于动植物分泌及残体分解，NH3-N含量在较低情况下，可能因湿地存在的背景NH3-N浓度而升高[5]；(3)本次景观湖生态净化系统中的水体水面较大，景观湖本身存在的NH3-N含量较湿地高。

3.3 人工湿地对TN去除效果的影响

研究表明，污水厂尾水TN含量在6.20～13.67 mg/L之间，水质均未达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准，且超出《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)V类标准3.1～6.8倍。水从EOP进入到CVF，TN6个月内均有不同程度的去除，去除效率最高达80.4%，最低为32.1%，平均去除率达61.6%。从CVF进入LEP后，去除效率最高达86.8%，最低为9.7%，平均去除率达56.1%。系统整体最高去除率为93.8%，最低为75.5%，在试运营后第1、2月TN含量未达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准(图4)。

图4 TN的去除

研究表明，污水厂尾水中TN含量并呈现相对稳定下降的趋势，CVF对TN去除率稳步上升，在7-9月份(105～179天)TN去除率均达到75.9%以上，最高为8月份(138天)达到81.0%，主要由于湿地对TN的去除也是受到微生物、植物的影响，在7-9月，微生物随着温度的上升活性提高，植物在此时段光照时间充分，根茎对养分的吸收较快，对TN的去除较高[6]。从CVF进入LEP后前3个月的去除率较高，主要为景观湖背景TN值较低，最终趋于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准。

3.4 人工湿地对TP去除效果的影响

研究表明，污水厂尾水TP含量在0.021～0.092 mg/L之间，水质达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中II类标准，水从EOP进入到CVF，TP 6个月内去除效率最高达26.9%，其中试运营后第1、63、133、138天出现去除负增长；从CVF进入LEP后无明显的去除，其中试运营后第18、32、63、94、105、117、179天均出现负增长(图5)。

图5 TP的去除

本次试验中TP浓度去除效率差的原因主要为(1)本次污水厂处理的水体在排入湿地系统时进水TP浓度较低，湿地和景观湖泊内TP浓度背景值较高；(2)本实验为防止人工湿地堵塞，采取的填料粒径较大，且填料选取的材质为碎石，填料吸附效果较差，且植物对磷吸收有限[7]。

4 结 论

垂直潜流人工湿地+景观湖生态净化系统处理阳澄湖工业废水污水厂尾水中，对CODCr、TN处理效果明显。其中垂直潜流人工湿地在去除时CODCr主要植物泌氧和填料内部微生物进行反应，使CODCr有降解作用；在垂直潜流人工湿地去除TN中，7-9月的去除效果最佳，去除效率达到75.9%以上；进入景观湖生态净化系统后，景观湖水体量大，景观湖泊水体背景CODCr、TN浓度较低，使得尾水中的CODCr、TN浓度进一步降低。

本次试验对尾水中NH3-N、TP处理效果一般，主要由于污水厂处理的水体在排入湿地系统时进水TP浓度较低，湿地和景观湖泊内TP浓度背景值较高，导致去除差异不明显。