人工濕地污水處理復氧效果

1前言
人工濕地處理系統對有機污染物的去除主要是依賴(lài)微生物的生物降解活動(dòng)來(lái)實(shí)現

，而在濕地系統中通過(guò)水生植物的根系泌氧嚴重降低了系統的處理效率。本文針對傳統的人工濕地內部溶解氧低的缺陷，設計一套新型人工濕地床系統一一折流式濕地床+側流式濕地床，系統采用兩種方式來(lái)提高溶解氧濃度，其一：進(jìn)水采用1．5m高自然跌水復氧；其二：濕地床內采用自然溝槽復氧。

2工藝介紹
污水經(jīng)過(guò)調節池和沉淀池預處理后通過(guò)1．5m高的跌水裝置進(jìn)入折流式濕地床。折流式濕地床由梯度向下的三級滲濾型濕地組成，每級尺寸L×B×H=1．0m×O．5m×O．7m，每一級濕地床內設置有豎向的擋流墻，底部留過(guò)水通道，污水以上下折流的方式在濕地床中沿垂直方向推流穿行見(jiàn)圖l。濕地床中采用風(fēng)車(chē)草作為濕地植物，采用厭氧酶促生物填料(重慶大學(xué)城環(huán)學(xué)院開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利產(chǎn)品)作為濕地基質(zhì)。
側流式濕地床由四級梯度向下的側向潛流濕地床組成，每?jì)杉墏认驖摿鳚竦卮仓g設置溝槽。

第一級尺寸L×B×H=6m×O．4m×0．3m，第二級尺寸L×B×H=6m×O．4m×0．6m，第三級尺寸L×B×H=8m×0．4m×0．55m，第四級尺寸L×B×H=8mx0．4m×0．5m(L均為水流通道總長(cháng))，每一側向潛流濕地床內設置有平行交錯的分隔板，將床內空間分隔成s形的水流通道，在通道中放置好氧酶促生物填料并栽種水生美人蕉、菖蒲、蘆竹和風(fēng)車(chē)草等水生植物。整個(gè)側流式濕地床設置四道溝槽，其槽長(cháng)分別為6m，2．2m，3m及4m。
3人工濕地復氧效果分析
3．1 跌水復氧
本試驗采用跌水進(jìn)水的方式增加進(jìn)水中的溶解氧濃度，跌水高度為1．5m。在自然界中，堰和瀑布等跌水形式是河流系統復氧的主要來(lái)源。河流中有堰處水體溶解氧含量明顯高于堰處或遠離堰處的水體。國內外對于跌水復氧過(guò)程的研究通常是采用跌水上、下游的溶解氧與飽和溶解氧之差的比率(氧虧比r)來(lái)表征跌水復氧的效果

式中Ca,Cb為跌水上、下游溶解氧濃度，Cs為給定溫度下的飽和溶解氧濃度。英國水污染研究實(shí)驗室曾經(jīng)同時(shí)在實(shí)驗室和野外對跌水的復氧效應進(jìn)行了系統的研究，建立如下預測方程【2]：
r=l+0.38abh(1-0.11h)(1+0．046 T) (2)
式中：h為跌水的自由落差(m)；T為溫度(℃)，。a為水質(zhì)參數；b為曝氣系數，其取值隨跌水的方式而變化，普通自由下落跌水為1．0，階梯跌水為1．3，多級階梯跌水為1．35。
本試驗中所測不同溫度下的跌水復氧效果見(jiàn)表1，根據公式(2)，由r和T建立的一次回歸曲線(xiàn)
及方程見(jiàn)圖1。


3．2跌水復氧檢驗
為了驗證跌水復氧模型的準確程度，現將試
驗測定值與模型計算值進(jìn)行比較。比較結果
見(jiàn)表2。

由表2可知，跌水復氧的實(shí)測值與模型的模擬值之間能夠較好的吻合，其絕對誤差不超過(guò)0．25mg/L，相對誤差最大不超過(guò)10％。通過(guò)對跌水復氧的實(shí)測值與模型模擬值的對比分析可知：在本實(shí)驗條件下，當室外溫度為20℃～30℃，1．5m高的跌水復氧時(shí)，其跌水復氧效果較好，一般復氧量在2。2mg/L～3．3 mg/L之間；且通過(guò)模型分析得出復氧的預測值與實(shí)測值基本一致。
3．3溝槽復氧
本試驗在側流濕地床當中間隔地設置了四道溝槽對其進(jìn)行自然復氧充氧，溝槽寬度均為0．4m，槽長(cháng)分別為6m，2．2m，3m及4m。理論上講，每道溝槽的復氧量包括兩個(gè)部分：溝槽中有機物及其它還原性物質(zhì)的耗氧量與溝槽終始端溶解氧差量之和。即：溝槽復氧量=槽中有機物及其它還原性物質(zhì)耗氧量+槽終始端溶解氧之差
由于水流通過(guò)溝槽的時(shí)間短，污水中有機物的碳化耗氧量及硝化耗氧量和其它還原性物質(zhì)的耗氧量很少，且溝槽始端和終端的有機物濃度幾乎沒(méi)有變化，所以槽中有機物及其它還原性物質(zhì)的耗氧量在實(shí)際工程上可以忽略不計。因此得到溝槽的復氧量近似等于溝槽終端和始端溶解氧之差。本試驗對濕地床中四道溝槽的復氧效果進(jìn)行檢測跟蹤，檢測結果見(jiàn)表3。

由表3可知，在環(huán)境溫度、大氣壓強和風(fēng)速一
定的條件下，溝槽復氧的效果主要取決于槽長(cháng)，對
以上四道復氧槽的平均復氧效果進(jìn)行線(xiàn)性回歸，
見(jiàn)圖2。

由圖3可知，復氧槽的復氧效果與槽長(cháng)呈正相
線(xiàn)陛關(guān)系。在本實(shí)驗中發(fā)現，前段濕地床出水進(jìn)入溝槽始端時(shí)，其溶解氧濃度基本上在0.2mg/L以下，污水流經(jīng)·4m長(cháng)的溝槽后，其復氧量基本上可以達到3.0mg/L以上。
4結論
在本試驗條件下，對新型人工濕地床的兩種復氧方式進(jìn)行了試驗研究得出以下結論。
(1)對跌水復氧進(jìn)行數學(xué)模擬得出：進(jìn)水經(jīng)過(guò)1．5m高的跌水，其復氧量在2．2mg／L～3．3 mg/L之間；且通過(guò)復氧數學(xué)模型分析礙出復氧的預測值與實(shí)測值基本一致。
(2)試驗得出溝槽的復氧效果與槽長(cháng)呈正相線(xiàn)性關(guān)系，且4m溝槽的復氧量可達到3.0mg/L以上。
(3)通過(guò)對兩種復氧方式的試驗研究可知：跌水復氧比溝槽復氧要穩定且效果好，尤其適用于丘陵地區的人工濕地污水處理系統。