楊 崢

河南永澤環(huán)境科技有限公司

1 前言

華北地區(qū)水資源匱乏，其中最為困難的天津地區(qū)人均水資源量僅為51.9m3[1]，約為全國平均2077.7m3[1]的2.5%；河南地區(qū)的人均水資源量為175.2m3[1]，也為極度匱乏地區(qū)。污水處理廠出水作為一種資源，其回用價(jià)值越來越受到全社會(huì)的重視。采取有效的、低成本的尾水處理措施，使之達(dá)到回用要求，對國民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)發(fā)展有著及其重要的意義。

2 項(xiàng)目概況

新鄭市第三污水處理廠尾水生態(tài)濕地項(xiàng)目工程范圍南至雙湖大道，北至祥和路西至規(guī)劃經(jīng)三路，東至十七里河。項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模2.5×104m3/d，將新鄭市第三污水處理廠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)尾水主要水質(zhì)指標(biāo)通過“曝氣生物濾池（BAF）+垂直流人工濕地+表面流人工濕地+生態(tài)塘（十七里河）”組合工藝提升至《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅳ類水，生態(tài)濕地出水作為十七里河生態(tài)補(bǔ)給水源，從而實(shí)現(xiàn)水資源的回用。

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠主要污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 1818—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水主要水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅳ水標(biāo)準(zhǔn)，具體見表1。

表1 項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

1.2 工藝介紹及主要設(shè)計(jì)參數(shù)

項(xiàng)目采用：曝氣生物濾池（BAF）+垂直流人工濕地+生態(tài)塘（十七里河）組合的工藝依次對污水廠尾水進(jìn)行處理。項(xiàng)目總占地面積34.19畝，其中曝氣生物濾池及配水池占地0.77畝，垂直流人工濕地占地16.53畝，表面流人工濕地占地9畝，步道及其他占地7.89畝。生態(tài)塘利用現(xiàn)狀河道約33.75畝。配水池分為十個(gè)系統(tǒng)，分別向十個(gè)垂直流濕地單元配水。

曝氣生物濾池（BAF）是一種污水生物膜處理技術(shù)，具有極好的脫氮和有機(jī)物降解效果，其最大特點(diǎn)是采用球形輕質(zhì)多孔生物濾料，在其表面及孔隙內(nèi)生長微生物膜，污水由下向上或由上向下流經(jīng)濾料層，濾料層下部提供曝氣。污水流經(jīng)表面長滿生物膜的濾料時(shí)，其中的有機(jī)物及氮得到降解，同時(shí)生物濾料層截留污水中的SS和老化脫落生物膜并進(jìn)行固液分離。定期利用處理后的出水對濾池進(jìn)行反沖洗，排除被截留的SS和老化脫落生物膜，促進(jìn)濾料表面老化生物膜的脫落，使高活性的新鮮生物膜與污水直接接觸，提高了降解速率和效率，使出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

垂直流人工濕地自下而上采用礫石、沸石和火山巖作為濕地填料，微生物附著在填料上，對COD、氨氮等污染物進(jìn)行降解，含磷污染物被吸附在濾層中。垂直流人工濕地共兩組，第一組四個(gè)單元，第二組六個(gè)單元，由人行步道分開。單組池體長30m，深1.55m～1.8m，底部采用HDPE防滲膜。濕地上層20cm為布水區(qū)，下層20cm為集水區(qū)，集水區(qū)上層15cm為過渡層，布水層和過渡層之間75cm為主體濾料層，填料層總高度1.3m。垂直流人工濕地植物選型既要考慮經(jīng)濟(jì)性和觀賞性，還要考慮生態(tài)適應(yīng)性和去污能力，以充分發(fā)揮人工濕地的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。選用蘆葦（Phragmites Australis）、菖蒲（Acorus Cal?amus）、香蒲（Typha Orientalis）、水蔥（Scirpus）交叉栽種。

表面流人工濕地設(shè)置在垂直流人工濕地外側(cè)，水深較淺，以景觀功能為主，兼具進(jìn)一步去除污染物的功能。表面流人工濕地選用沉水植物、浮水植物和挺水植物，構(gòu)建出不同層次景觀效果。植物選取包括睡蓮（Nymphaea Tetragona）、菖蒲（Acorus Cal?amus）、常綠矮型苦草（Vallisneria Natans）交叉栽種。

工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

主要設(shè)計(jì)參數(shù)[2]見表2。

表2 設(shè)計(jì)參數(shù)

2 運(yùn)行穩(wěn)定性分析

2.1 污水處理系統(tǒng)運(yùn)行狀況

尾水水處理系統(tǒng)于2020年11月下旬通水，調(diào)試后于12月正常運(yùn)行。選取整個(gè)12月低溫環(huán)境下的運(yùn)行數(shù)據(jù)作為分析對象，出水取樣點(diǎn)位于表面流人工濕地末端，考察系統(tǒng)對于COD、氨氮、TP的日均進(jìn)出水及去除率情況，見圖2～圖4。

圖2 進(jìn)出水COD濃度

圖4 進(jìn)出水TP濃度

系統(tǒng)進(jìn)水COD均值37.60mg/L，出水COD均值22.37mg/L，系統(tǒng)對于COD的去除率39.55%。達(dá)到地表IV類水標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 進(jìn)出水氨氮濃度

系統(tǒng)進(jìn)水氨氮均值2.50mg/L，出水氨氮均值0.37mg/L，系統(tǒng)對于氨氮的去除率85.09%。達(dá)到地表III類水標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)進(jìn)水TP均值0.27mg/L，出水TP均值0.11mg/L，系統(tǒng)對于TP的去除率58.06%。達(dá)到地表III類水標(biāo)準(zhǔn)。

相關(guān)案例[3]及上述數(shù)據(jù)表明在冬季偏低氣溫環(huán)境下，BAF+垂直流人工濕地+表面流人工濕地工藝對COD、氨氮、TP有較好的去除效果；待夏季氣溫較高時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)具有更好的處理效果及景觀效果。

3 運(yùn)行成本分析

整個(gè)處理系統(tǒng)的直接運(yùn)行成本構(gòu)成包括：電耗、人工等。系統(tǒng)總裝機(jī)功率145kW，主要包括風(fēng)機(jī)、反沖洗泵、排污泵、電動(dòng)閥門等，噸水電耗0.139kW，綜合電價(jià)0.8元/kWh，噸水電費(fèi)0.111元；系統(tǒng)維護(hù)人員4人，噸水人工成本0.027元；其他費(fèi)用如BAF濾料補(bǔ)充、冬季植物收割等非日常費(fèi)用暫不計(jì)入。合計(jì)直接運(yùn)行成本0.166元/m3。

該系統(tǒng)每年產(chǎn)生高品質(zhì)再生水912.5萬噸，具有較大的社會(huì)和環(huán)境效益。

4 結(jié)論及建議

（1）采用BAF+垂直流人工濕地+表面流人工濕地+生態(tài)塘處理工藝將城鎮(zhèn)污水處理產(chǎn)尾水水質(zhì)提升至準(zhǔn)地表IV類水，技術(shù)上可行，運(yùn)行效果穩(wěn)定，且具有很好的景觀效果。

（2）在冬季低溫情況下，系統(tǒng)出水的COD達(dá)到地表IV類水標(biāo)準(zhǔn)，氨氮達(dá)到地表III類水標(biāo)準(zhǔn)，TP達(dá)到地表III類水標(biāo)準(zhǔn)，整體達(dá)到類IV類水要求。

（3）系統(tǒng)處理成本低，噸水直接運(yùn)行成本約0.166元，具有很好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，出水作為高品質(zhì)再生水，具有很高的使用價(jià)值。

（4）該案例在冬季的穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠，對于華北地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水提標(biāo)工程的建設(shè)和運(yùn)營有著非常典型的借鑒意義。