農(nóng)村環(huán)境依山傍水，人們習(xí)慣于就近直接排放未經(jīng)過處理的污水進(jìn)入土壤或河流。而農(nóng)村污水未經(jīng)過處理就直接排放，這不僅是對土壤和水源的嚴(yán)重污染，更是導(dǎo)致直接使用天然飲用水的農(nóng)村居民各種慢性疾病的產(chǎn)生，并增加了傳染性疾病的傳播速度及爆發(fā)概率。考慮到農(nóng)村污水的現(xiàn)狀，本實(shí)驗(yàn)將跌水接觸氧化-人工濕地相結(jié)合的方式處理農(nóng)村污水。

　　1 跌水復(fù)氧實(shí)驗(yàn)裝置的復(fù)氧效果優(yōu)化

　　1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

　　跌水復(fù)氧實(shí)驗(yàn)裝置包括蓄水池、跌水接觸氧化裝置、沉淀池。在跌水接觸氧化裝置部分分別設(shè)計(jì)三種不同跌水方式 Run A、Run B、Run C。Run A的跌水板左右交錯(cuò)放置，Run B 跌水板由兩邊跌落板與中間跌落板交錯(cuò)，Run C 呈傳統(tǒng)階梯式排列，跌水裝置如圖 1 所示。跌水板外檐呈鋸齒狀，在一定進(jìn)水流量范圍內(nèi)，水流呈水幕式跌落。

圖 1 跌水復(fù)氧裝置簡圖

　　1.2 跌水復(fù)氧效果比較

　　本實(shí)驗(yàn)選擇通過對水中溶解氧含量的測定來衡量跌水裝置的跌水效果。

　　實(shí)驗(yàn)開始前，在水中投入一定量的亞硫酸鈉，并以氯化鈷作為催化劑，目的是消去水中的溶解氧。根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置分別選擇跌水流量為 2、4、8、12、 16 mL/s，在改變進(jìn)水跌水流量的同時(shí)，不斷改變相應(yīng)裝置的跌水高度。根據(jù)跌水裝置實(shí)際情況，對跌水高度分別為 20、40、60、80、100、120 cm 時(shí)的溶解氧進(jìn)行測量并分析相應(yīng)的充氧效果。

圖 2 Run A 不同跌水流量的充氧效果

　　由圖可知，在整個(gè)過程中，三種跌水方式的溶解氧都隨著跌水流量的增加而增大。相比較 Run A、 Run B 裝置的中空設(shè)計(jì)，作為傳統(tǒng)跌坎式跌落方式的 Run C 裝置跌水復(fù)氧效果較差。

　　對于 Run A 與 Run B，二者構(gòu)造形式相似，但 Run B 的跌落方式是每隔一層跌落，兩側(cè)的入水流匯集至與 Run A 跌水板等大的跌落板上。從圖 3、圖 4 中可以看出，當(dāng)?shù)�水流量足夠大時(shí)，兩種跌水方式均能得到較好的跌水效果。但跌水流量較小時(shí) Run B 的跌水效果并不理想，考慮到農(nóng)村污水的排放有晝夜變化大的特點(diǎn)，Run B 不適宜應(yīng)用。相反，對于 Run A，這種適應(yīng)能力較好、且溶解氧在一定范圍內(nèi)表現(xiàn)的較為平穩(wěn)、可接受跌水流量范圍較廣的，更適宜應(yīng)用到農(nóng)村污水的實(shí)際工程中去。

圖 3 Run B 不同跌水流量的充氧效果

圖 4 Run C 不同跌水流量的充氧效果

　　2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

　　該組合裝置的創(chuàng)新之處在于將生物處理與生態(tài)處理相組合的設(shè)計(jì)理念，并且采取一種新型跌水接觸氧化的方式對水體進(jìn)行充氧，為后續(xù)生化反應(yīng)提供氧氣。污水經(jīng)過接觸氧池與人工濕地的一系列降解，實(shí)現(xiàn)了對 COD、氨氮的去除。

　　本實(shí)驗(yàn)選擇Run A 與人工濕地裝置組合處理模擬農(nóng)村污水。Run A 為有機(jī)玻璃制做，具體尺寸為L×B×H=1500mm×400mm×400mm，裝置總?cè)莘e 240L。

　　人工濕地裝置單元選擇二個(gè)濕地池串聯(lián)。兩個(gè)濕地處理池選用相同結(jié)構(gòu)與布置， 平面尺寸為L×B×H=2m×0.5m×0.75m，池底坡度為 0.5%。組合裝置示意簡圖如圖 5 所示。

　　2.2 實(shí)驗(yàn)用水

　　裝置運(yùn)行期間均采用實(shí)驗(yàn)室配置的模擬農(nóng)村生活污水。試驗(yàn)采用葡萄糖作為原水中的有機(jī)物，通過控制葡萄糖的用量保證進(jìn)水 COD 維持在固定的范圍內(nèi)。模擬村鎮(zhèn)生活污水配制方法為：葡萄糖(0.12~0.14 mg·L-1)，蛋白胨(0.14~0.16 mg·L-1)， NH4Cl(0.06~0.09 mg·L-1)，NaCl(0.09~0.1 mg·L-1)， NaHCO3(0.13~0.16 mg·L-1)，KH2PO4(0.01~0.012mg·L-1)。此外，原水中會(huì)加入少量微量元素(Zn、Ca、Mg)溶液(1 mL·L-1)。

　　2.3 不同水力停留時(shí)間下對有機(jī)物的降解

　　對于跌水接觸氧化-人工濕地組合裝置來說，水力停留時(shí)間并不是越長越好，而是存在一個(gè)處理效果較好的范圍[2]。通過改變進(jìn)水流量，分析在不同水力停留時(shí)間，跌水接觸氧化-人工濕地組合裝置對于有機(jī)物及氨氮的去除效果。控制模擬污水進(jìn)水階段溶解氧為 0.19~0.22 mg·L-1，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水流量來控制組合裝置的水力停留時(shí)間。即在進(jìn)水流量為 400 L/d 的基礎(chǔ)上，分別減少至 Q=300 L/d、Q=200L/d、Q=100 L/d 和 Q=80 L/d，相應(yīng)的水力停留時(shí)間由 3 h 的基礎(chǔ)上，分別增加至 4 h、6 h、10 h、14 h。裝置穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，根據(jù)不同的水力停留時(shí)間，每種工況穩(wěn)定運(yùn)行 10 d，每天定時(shí)取樣并測定進(jìn)、出水的 COD、氨氮，考察裝置對上述污染物的去除效果。具體運(yùn)行參數(shù)如表 1 所示。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，水力停留時(shí)間為 6 h、10 h 和14 h 時(shí)，組合裝置對有機(jī)物的去除效果均較好，平均去除率在 80%左右，且出水 COD 值低于 60 mg·L-1，出水達(dá)到一級 B 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.4 COD 處理效果分析

　　圖 6 不同水力停留時(shí)間條件下對COD 的去除率

　　其中，當(dāng)水力停留時(shí)間為 10 h 時(shí)，組合裝置對COD 的處理效果較好，但當(dāng)水力停留時(shí)間由 10 h繼續(xù)增至 14 h 時(shí)，COD 的去除率只有小幅增加。從經(jīng)濟(jì)效益考慮在 10 h 左右，具有較好的經(jīng)濟(jì)和處理效果的綜合價(jià)值。

　　2.5 氨氮處理效果分析

　　根據(jù)圖 7 可以看出，當(dāng)水力停留時(shí)間由 3 h 增至 10 h 時(shí)，氨氮的平均去除率明顯增加，氨氮的平均去除率由 60.3%提高至 84.42%，增幅較大。當(dāng)繼續(xù)延長水力停留時(shí)間至 14 h 時(shí)，組合裝置對氨氮的去除率變化不大，氨氮去除率僅為 86.4%，從經(jīng)濟(jì)效益考慮在 10 h 左右，具有較好的經(jīng)濟(jì)和處理效果的綜合價(jià)值。

　　圖 7 不同水力停留時(shí)間條件下對氨氮的去除率

　　3 結(jié) 論

　　(1)跌水板左右交錯(cuò)放置的 Run A 跌水裝置更適合治理農(nóng)村污水晝夜排放變化大的特點(diǎn)。

　　(2)跌水接觸氧化與人工濕地相結(jié)合的工藝是將生物處理與生態(tài)處理相組合的設(shè)計(jì)理念，對治理農(nóng)村污水有很好的促進(jìn)作用。

　　(3)Run A 與人工濕地相結(jié)合處理模擬農(nóng)村污水時(shí)，在 10 h 時(shí)，COD 和氨氮的去除率都達(dá)到很好的效果，出水達(dá)到一級 B 標(biāo)準(zhǔn)。(來源：沈陽建筑大學(xué)  市政與環(huán)境工程學(xué)院)