人工濕地污水處理復(fù)氧效果

1前言
人工濕地處理系統(tǒng)對(duì)有機(jī)污染物的去除主要是依賴微生物的生物降解活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)

，而在濕地系統(tǒng)中通過(guò)水生植物的根系泌氧嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的處理效率。本文針對(duì)傳統(tǒng)的人工濕地內(nèi)部溶解氧低的缺陷，設(shè)計(jì)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(lái)提高溶解氧濃度，其一：進(jìn)水采用1．5m高自然跌水復(fù)氧；其二：濕地床內(nèi)采用自然溝槽復(fù)氧。

2工藝介紹
污水經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池和沉淀池預(yù)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(jí)滲濾型濕地組成，每級(jí)尺寸L×B×H=1．0m×O．5m×O．7m，每一級(jí)濕地床內(nèi)設(shè)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)的專利產(chǎn)品)作為濕地基質(zhì)。
側(cè)流式濕地床由四級(jí)梯度向下的側(cè)向潛流濕地床組成，每?jī)杉?jí)側(cè)向潛流濕地床之間設(shè)置溝槽。

第一級(jí)尺寸L×B×H=6m×O．4m×0．3m，第二級(jí)尺寸L×B×H=6m×O．4m×0．6m，第三級(jí)尺寸L×B×H=8m×0．4m×0．55m，第四級(jí)尺寸L×B×H=8mx0．4m×0．5m(L均為水流通道總長(zhǎng))，每一側(cè)向潛流濕地床內(nèi)設(shè)置有平行交錯(cuò)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(fēng)車草等水生植物。整個(gè)側(cè)流式濕地床設(shè)置四道溝槽，其槽長(zhǎng)分別為6m，2．2m，3m及4m。
3人工濕地復(fù)氧效果分析
3．1 跌水復(fù)氧
本試驗(yàn)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(tǒng)復(fù)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(yuǎn)離堰處的水體。國(guó)內(nèi)外對(duì)于跌水復(fù)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(fù)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(guó)水污染研究實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室和野外對(duì)跌水的復(fù)氧效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，建立如下預(yù)測(cè)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(jí)階梯跌水為1．35。
本試驗(yàn)中所測(cè)不同溫度下的跌水復(fù)氧效果見(jiàn)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(jiàn)圖1。


3．2跌水復(fù)氧檢驗(yàn)
為了驗(yàn)證跌水復(fù)氧模型的準(zhǔn)確程度，現(xiàn)將試
驗(yàn)測(cè)定值與模型計(jì)算值進(jìn)行比較。比較結(jié)果
見(jiàn)表2。

由表2可知，跌水復(fù)氧的實(shí)測(cè)值與模型的模擬值之間能夠較好的吻合，其絕對(duì)誤差不超過(guò)0．25mg/L，相對(duì)誤差最大不超過(guò)10％。通過(guò)對(duì)跌水復(fù)氧的實(shí)測(cè)值與模型模擬值的對(duì)比分析可知：在本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)室外溫度為20℃～30℃，1．5m高的跌水復(fù)氧時(shí)，其跌水復(fù)氧效果較好，一般復(fù)氧量在2。2mg/L～3．3 mg/L之間；且通過(guò)模型分析得出復(fù)氧的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值基本一致。
3．3溝槽復(fù)氧
本試驗(yàn)在側(cè)流濕地床當(dāng)中間隔地設(shè)置了四道溝槽對(duì)其進(jìn)行自然復(fù)氧充氧，溝槽寬度均為0．4m，槽長(zhǎng)分別為6m，2．2m，3m及4m。理論上講，每道溝槽的復(fù)氧量包括兩個(gè)部分：溝槽中有機(jī)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(fù)氧量=槽中有機(jī)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(jī)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(jī)物濃度幾乎沒(méi)有變化，所以槽中有機(jī)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(jì)。因此得到溝槽的復(fù)氧量近似等于溝槽終端和始端溶解氧之差。本試驗(yàn)對(duì)濕地床中四道溝槽的復(fù)氧效果進(jìn)行檢測(cè)跟蹤，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

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

由圖3可知，復(fù)氧槽的復(fù)氧效果與槽長(zhǎng)呈正相
線陛關(guān)系。在本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，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(zhǎng)的溝槽后，其復(fù)氧量基本上可以達(dá)到3.0mg/L以上。
4結(jié)論
在本試驗(yàn)條件下，對(duì)新型人工濕地床的兩種復(fù)氧方式進(jìn)行了試驗(yàn)研究得出以下結(jié)論。
(1)對(duì)跌水復(fù)氧進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬得出：進(jìn)水經(jīng)過(guò)1．5m高的跌水，其復(fù)氧量在2．2mg／L～3．3 mg/L之間；且通過(guò)復(fù)氧數(shù)學(xué)模型分析礙出復(fù)氧的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值基本一致。
(2)試驗(yàn)得出溝槽的復(fù)氧效果與槽長(zhǎng)呈正相線性關(guān)系，且4m溝槽的復(fù)氧量可達(dá)到3.0mg/L以上。
(3)通過(guò)對(duì)兩種復(fù)氧方式的試驗(yàn)研究可知：跌水復(fù)氧比溝槽復(fù)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)。