人工濕地污水處理復氧效果

1前言
人工濕地處理系統(tǒng)對有機污染物的去除主要是依賴微生物的生物降解活動來實現(xiàn)

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

2工藝介紹
污水經(jīng)過調(diào)節(jié)池和沉淀池預處理后通過1．5m高的跌水裝置進入折流式濕地床。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(nèi)設(shè)置有豎向的擋流墻，底部留過水通道，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圖l。濕地床中采用風車草作為濕地植物，采用厭氧酶促生物填料(重慶大學城環(huán)學院開發(fā)的專利產(chǎn)品)作為濕地基質(zhì)。
側(cè)流式濕地床由四級梯度向下的側(cè)向潛流濕地床組成，每兩級側(cè)向潛流濕地床之間設(shè)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)，每一側(cè)向潛流濕地床內(nèi)設(shè)置有平行交錯的分隔板，將床內(nèi)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、蘆竹和風車草等水生植物。整個側(cè)流式濕地床設(shè)置四道溝槽，其槽長分別為6m，2．2m，3m及4m。
3人工濕地復氧效果分析
3．1 跌水復氧
本試驗采用跌水進水的方式增加進水中的溶解氧濃度，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(tǒng)復氧的主要來源。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(nèi)外對于跌水復氧過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。英國水污染研究實驗室曾經(jīng)同時在實驗室和野外對跌水的復氧效應(yīng)進行了系統(tǒng)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(shù)；b為曝氣系數(shù)，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表1，根據(jù)公式(2)，由r和T建立的一次回歸曲線
及方程見圖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(xiàn)將試
驗測定值與模型計算值進行比較。比較結(jié)果
見表2。

由表2可知，跌水復氧的實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0．25mg/L，相對誤差最大不超過10％。通過對跌水復氧的實測值與模型模擬值的對比分析可知：在本實驗條件下，當室外溫度為20℃～30℃，1．5m高的跌水復氧時，其跌水復氧效果較好，一般復氧量在2。2mg/L～3．3 mg/L之間；且通過模型分析得出復氧的預測值與實測值基本一致。
3．3溝槽復氧
本試驗在側(cè)流濕地床當中間隔地設(shè)置了四道溝槽對其進行自然復氧充氧，溝槽寬度均為0．4m，槽長分別為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
由于水流通過溝槽的時間短，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行檢測跟蹤，檢測結(jié)果見表3。

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

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