硝化反硝化生物滤池—垂直潜流人工湿地处理农村生活污水的试验研究

摘要

本试验采用硝化反硝化生物滤池-垂直潜流人工湿地组合工艺处理农村生活污水，研究了组合工艺对主要污染物的去除效果，相关运行参数对滤池处理效能的影响，滤池沿滤料层对氮素的空间去除特征及脱氮速率，主要研究结果如下:
　　(1)采用硝化反硝化生物滤池-垂直潜流人工湿地串联运行，组合工艺具有良好的处理效能及运行稳定性，对CODcr、 NH4+-N、TN和TP去除率分别为88.14％、92.13％、78.04％和95.70％，各出水指标均稳定达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB19819-2002)一级A标准。滤池底部进水，中段曝气，硝化液回流的运行方式，是达到较好脱氮效能的原因，而人工湿地弥补了滤池除磷方面的不足，并强化了对氮及各污染物的去除。
　　(2)综合考虑处理效果，选取滤池水力负荷q为10.91m3/m2·d，气水比A/L为3，回流比R为150％，在此工况下其对CODcr、 TN和NH4+-N去除较优。随水力负荷增加污染物的去除效果有所下降，提高气水比有利于硝化，但当气水比达5∶1后，TN去除率降低明显，而提高回流比能有效降低滤池出水TN浓度。
　　(3)该滤池通过运行方式的调节，在同一滤柱内完成同时硝化反硝化，因而具备较好的脱氮性能。其具有较强的硝化、反硝化能力，出水NH4+-N平均浓度低于8mg/L，TN平均浓度低于15mg/L;脱氮速率方面，滤料层高0.4m和0.6m处硝化速率较高，0.8m处硝化速率有所下降，这与滤池内NH4+-N的去除变化情况一致。
　　(4)滤池沿水流方向，在滤料层不同高度处存在着各代谢类型微生物的优势群落，形成了较明显的对不同污染物去除的功能分区。NH4+-N主要在滤料层高0.25～0.6m处的好氧硝化段去除，TN的去除主要发生在底部的前置反硝化段（≤0.25m）内，经回流稀释和生物代谢共同作用，0.6m处NH4+-N去除率达76.2％，0.2m处TN去除率达58.0％。
　　(5)在滤池滤料层高0.4～0.8m范围内，NO2--N出现了一定程度的累积，并于层高0.6m处达最高累积浓度1.8mg/L，之后随滤层高度的继续上升，NO2--N的累积逐渐消除，同时TN浓度亦有一定的降低，发生了短程硝化反硝化。