生态工程组合工艺应用于城市污水处理厂尾水深度处理

摘 要：城市污水的排放与处理，是城市可持续发展的重要影响因素。城市污水中磷、氮等物质含量较高，应用可靠的技术和科学的方法对处理厂尾水进行二次深度处理，避免因随意排放造成城市水体污染及富营养化问题。现阶段运用的生态工程工艺技术，是更环保的污水处理工艺技术。借助湿地的自我净化和生物反应等方式，形成组合净水工艺流程，满足污水处理中对尾水进行深度处理的应用需求。本文依据城市污水处理厂尾水水质的特点，采用生态工程组合工艺对尾水进行净化，包括生态氧化池、人工湿地、自然湿地等工艺，详细分析组合工艺在城市污水处理厂对污水进行处理中的应用。

关键词：生态工程；污水处理；尾水深度处理文章编号：2095-4085（2024）06-0010-03

0 引言

为改善受纳水体的水环境质量，降低入河污染负荷，促进水资源优化利用，需对污水处理厂尾水进行深度处理。采用生态组合工艺净化污水厂尾水，技术成熟可靠，无论是建设投资，还是后续运行费用都较低，不仅经济效益好，也符合城市绿色环保的发展理念，是目前更科学的对城市污水处理厂尾水进行深度处理的工艺技术之一。

1 生态工程组合工艺的概述

生态工程处理的方式要符合环保和节能的要求。利用微生物分解吸收、植被吸附过滤等方式，实现节能环保的目标。去除污水处理厂尾水中磷、氮和有机物等，使水质符合地表水质Ⅳ类标准要求，作为中水回收再利用，对保护城市生态环境具有重要意义。采用生态组合工艺，对城市污水厂尾水进行深度处理，效果显著。环境温度、湿度等是影响微生物和植被生长的重要因素，利用单一生态处理工程的方式，处理城市污水处理厂尾水的效果不理想，且工程建设占地面积较大。利用多级生态组合工艺进行工程建设，能更好地克服这些不利因素。运用制造厌氧环境、人工湿地净化等手段，达到对污水厂尾水深度处理的目标。

2 生态工程组合工艺的常见技术分析

2.1 人工湿地技术

人工湿地是指通过模拟自然湿地原理，以人为方式建设的湿地。人为设计与建造的湿地是包括基质、挺水植物、沉水植物、微生物及水体等组成的复合体，前期建设的投入成本低，可以满足城市污水尾水深度处理的应用需求［1］。人工湿地工程运行效率高，出水水质稳定，对水质进行监测与调控管理时也更加便捷。垂直潜流人工湿地是污水纵向流过填料的湿地。污水从表面流向填料床底部的湿地称为下行流人工湿地，下行流人工湿地的床体处于不饱和状态，氧气通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。污水从填料床底部流向表面的湿地称为上行流人工湿地，上行流人工湿地去除污染物的部位与机理会有相应的改变。垂直潜流人工湿地系统的水流状态，是维持系统正常运行并充分发挥净化效果的重要因素。

2.2 生物滤池技术

生物滤池技术，是利用微生物的分解和降解作用，实现对污水处理厂的污水进行深度处理的技术。生物滤池工程的规模一般较小，占地面积不大，尾水净化处理前期的成本投入较低，适合于对规模较大的城市污水处理厂尾水进行处理。目前常见的生物滤池工程多为曝气生物滤池，相较于传统的活性炭吸附和过滤等方式，生物滤池技术的有机物负荷更高，通过气浮方式，能更好地提升生物滤池中微生物氧化分解的效率和质量。在生物滤池技术实践应用中，可达到较好的去除城市污水尾水中COD、氨氮物质、氮磷化物等污染物的效果。生物滤池对进水水质有一定要求，以SS≤60mg/L为宜。实际应用中，要先对城市污水尾水进行预处理，一般和其他生态工程净水工艺组合应用。

2.3 生物反应技术

生物反应技术是利用生化和物化集成反应对污水尾水进行净化处理的技术。设计过中，将生物反应技术转变为结构形态更固定的生物反应器。对于污染物质含量较高的尾水，具有更好的净化处理效果，处理后的水体可作为冷却用水等进行循环再利用，在工业污水处理中被广泛应用。应用生物反应技术对污水尾水进行净化处理过程中，要有一定的反冲洗用水，用于反应器内部环境的净化处理，净水处理的成本会有所增加。由于污水处理厂尾水中较为特殊的污染物质含量偏低，在生物反应技术方面的实践应用较少。

3 城市污水处理厂尾水深度处理的概述

城市污水处理后的尾水，必须经过质检合格后才能进行排放，这是城市污水处理厂必须对尾水进行深度处理的重要原因。城市污水中磷、氮和有机物质等含量较高，如果采用传统的理化方式进行处理，存在成本高、效果差的明显缺点。对尾水进行深度处理，是城市污水处理的重点研究课题，城市污水处理厂尾水深度处理技术，在我国的应用起步较晚。城市污水的排放对周边生态环境造成一定的污染，产生负面影响。城市污水处理厂尾水的深度处理和回收利用，必须达到相关国标规定，实现可持续发展的目标［2］。城市污水深度处理后尾水的出水水质和受纳水体之间存在一定的差距，这些水体在排放、使用的过程中依然会对自然水资源造成污染和破坏。传统的过滤、沉淀等工艺技术，不能起到去除净化磷、氮和有机物质的作用，更多研究人员通过采取生态工程的方式，进行组合净化处理，通过多级净化的方式，达到高效率、高质量对尾水进行深度处理的目标。

4 生态工程组合工艺在污水尾水深度处理中的应用

4.1 工程背景概述

《山西省水环境质量巩固提升2021年行动计划的通知》（晋政办发［2021］64号）中提出，污水处理厂排放口要因地制宜建设小型人工湿地工程，提升排水入河前最后一公里治理能效。城市污水尾水深度处理，不仅有效去除尾水中含有的污染性物质，还可通过生态工程组合工艺的方式，对污水处理厂周边生态环境进行有效治理，改善环境。通过生态保护和人工修复的方式建设人工湿地，实现对城市水资源的有效保护。使用生态工程技术对城市污水厂尾水进行深度处理，能够较好地将经过深度处理的尾水和周边生态环境进行有机结合，如湖泊、河流、湿地等，特别是水质较差的区域，可以利用城市污水厂尾水深度处理的方式，达到统一净化的目标。净化的污水达到生态水系标准后，可作为生态景观补充用水、绿地灌溉用水和人行道冲洗用水等进行再利用，进一步提升中水的循环利用效率［3］。在利用生态工程进行城市污水尾水深度处理的过程中，要建设配套的人工湿地工程，以此为核心，打造周边生态景观旅游地，建成集休憩、娱乐为一体的良好景观工程，有效提升生态工程项目的价值，意义重大。

4.2 处理工艺流程

为确保有效去除污水处理厂尾水中的污染物质，在人工湿地前配套建设生态氧化池，能有效实现尾水中磷、氮和其他有机污染物的氧化反应，利用植物吸收一部分有机物质，作为植物生长的肥料。生态氧化池中设置生物浮床，微生物和植物等都可以附着在生物浮床上生长，对提升硝化反应、反硝化反应效率具有重要意义。通过生态氧化池反应后的尾水，经过专门的管道排放到人工湿地区域，再配置适宜植物和微生物生长的营养基质，构成更加稳定的复合生态系统。通过植物过滤、根系吸附、离子交换沉淀、微生物分解等多种方式进一步达到对尾水中污染物质滤除的目的。人工湿地和自然湿地区域相互连接，尾水通过塘床交替的方式实现传递，不会对自然湿地的生态环境产生干扰和破坏，在自我调节范围之内实现水体的有效净化。经过生态工程组合工艺，使深度处理后的污水处理厂尾水排放标准达到地表水质Ⅳ类标准，和生态景观的中央水系形成直接连接，根据实际情况，进行科学合理的应用。

4.3 泵站工程建设

泵站是污水处理厂尾水进入深度处理的重要场所，泵房形式取决于泵站性质、建设规模、选用的泵性与台数、进出水管渠的深度与位置、出水压力与接纳泵站出水的条件、施工方法、管理水平以及地形、水文地质情况等诸多因素。值得注意的是，为更好地保证水泵的运行效率和可靠性，一般要增加一套备用潜水泵设备，应对可能发生的突发情况。城市污水处理厂的尾水，一般通过自流管道直接进入到泵坑中，经过潜水泵提升至能流入到生态氧化池中的高度，经过分解处理，达到净化水质的目的［4］。利用潜水泵，将泵坑中待处理的污水尾水提升至后续反应池的区域内。对污水进行抽水提升，是泵站工程建设的主要目的。

4.4 生态氧化池建设

生态氧化池一般呈椭圆状，按照其常规的分布位置，要并联划分为数格进行垂直式的分流净化，氧化池内的进水可采取分段折流进水的方式得以实现。城市污水处理厂的尾水，在生态氧化池内停留的时间，必须满足尾水氧化、硝化等反应的要求，一般以3h为宜。为更好地保证生态氧化池内微生物、植物等和污水尾水中的磷、氮、有机物等充分反应，要在生态氧化池内增加生物膜反应池和氧化塘等结构，最大限度的达到对污染物进行截流、充分氧化的目的。在生物膜反应池的运行过程中，由于污染物的不断累积，膜的运行阻力会有所增加，技术人员要对污染物进行硝化、反硝化处理，达到脱氮目的，确保更好地完成对城市污水处理厂尾水的深度处理。生物浮岛和微生物床填料能更好地保证植被、微生物的吸附生长，生物浮岛和微生物床的结构内部有大量空洞，更好地达到对城市污水处理厂尾水进行净化处理的效果。

4.5 人工湿地建设

人工湿地建设中，用基质填料进行垫底填充，在其中布置大量的碎石、粗砂等作为基础，不同直径尺寸砂石颗粒的组合铺垫，可有效保证人工湿地内部水体、植被和微生物等分布均匀。在人工湿地的规划设计中，按照人工湿地的建设规模和净水需求，对独立进水单元进行划分，每个单元之间通过PLC控制的方式实现有效连接，实现对人工湿地城市污水处理厂尾水净化可调节性的目标。经过生物氧化处理后的尾水进入人工湿地后，湿地中的植被、微生物等通过过滤、吸附和分解等达到对城市污水处理厂的尾水进行处理的效果，多个独立单元可以同时完成，使净化效率得到有效提升。经人工湿地处理后的尾水会从专门的管道排出，有利于水质检测装置对净化处理的效果进行有效监督。人工湿地中种植的植被类型必须适应当地的气候条件，不仅考虑植被的景观效果，还要考虑植被的生态效益，形成良好的生态植物群落，真正达到既治理污水，又美化环境，还维护生物多样性的效果。挺水植物、沉水植物、漂浮植物综合配置，建立起更好地水中生态体系。

4.6 自然湿地建设

自然湿地是生态工程组合工艺中最后的一环，充分利用污水处理厂周边良好的自然环境，达到治理污水的目的。增加人工湿地和自然湿地间塘床的科学设计，实现湿地间水体净化的交替作业，对城市污水处理厂的尾水进行深度处理具有重要意义。许多城市具备湿地资源，尤其在南方地区，湿地资源更加丰富。由于人为破坏、保护不力等，有的城市湿地资源流失严重，对城市的生态环境造成巨大的负面影响。自然湿地系统作为城市污水处理厂尾水净化的末端系统，设计和技术人员要充分考虑自然湿地对周边生态环境和基建工程的要求，将自然湿地划分为一区和二区，分别进行规划建设，既保证尾水深度净化处理符合设计要求，又达到修复城市湿地生态和气候调节的目的。

4.7 处理效果分析

襄汾县污水处理厂尾水净化处理工程，通过增加湿地功能区，有效改善了尾水水质，在60亩人工湿地中栽种芦苇和茭白，建立起良好的生态景观。在城市污水处理厂尾水深度处理生态工程建设中，组合工艺系统建设发挥着重要作用。在泵站入水点、自然湿地出水点等位置设置专门的水质检测装置，通过固定频率采样监测的方式，更好地掌握生态工程系统对尾水的净化效果。该湿地系统中建有二沉池、人工湿地、加氯间、回水池等，三台潜水提升泵，用二备一。湿地每天可降解404.8kgBOD5。在加氯间设置水质监测装置，有效测定水体中的余氯量，对控制水体PH值发挥着重要作用，达到三级净水深度处理后的效果。生化床和人工湿地的组合应用，在治理生态环境中，优势显著。生态工程组合工艺系统在实际运行过程中，状态稳定。自然湿地末端的出水水质良好，达到地表水质Ⅳ类标准的要求，为城市提供了较为稳定、优质的回水水源，实现城市污水处理厂尾水资源有效利用的目标。

5 结语

城市污水处理厂尾水，要经过深度处理后才能够达到回用水的标准要求。技术人员利用生态工程工艺对污水进处理。首先，通过生态氧化的方式将尾水中的磷、氮等物质进行氧化处理。其次，处理后的污水排放到人工湿地后，依靠微生物氧化分解和植物过滤吸附等，实现对尾水的净化。在生态工程组合工艺的末端，连接自然湿地系统，达到交替净化处理的效果，不断提升城市处理厂治理污水尾水的水平，提高深度处理污水的效率和质量，达到保护污水厂周边生态环境的目标，实现城市对水资源保护的目标。

参考文献：

［1］丁军，葛彩红，范敬兰.多级人工湿地对沛县污水处理厂尾水提标研究及应用［J］.江苏水利，2020（9）：19-23.

［2］徐寸发，刘晓利，闻学政，等.基于污水处理厂尾水深度净化的漂浮植物生态治理工程模式比较研究［J］.生态环境学报，2020，29（4）：786-793.

［3］胡连峰.生态工程组合工艺应用于城市污水处理厂尾水深度处理研究［J］.工程技术研究，2019，4（19）：22-23.

［4］杨峰，曹勋，李冬梅，等.生态工程在尾水深度处理中的应用——以洪泽尾水生态工程为例［J］.四川环境，2019，38（1）：132-139.