污水处理设施尾水深度脱氮除磷工艺

　　太湖流域城镇污水处理厂出水水质多数符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918�2002)

　　一级排放标准，但与地表水排放标准仍存在较大差距，尤其是氮磷含量较高，因而需对尾水进行进一步深度脱氮除磷处]。本研究针对我国太湖流域污水处理设施尾水，采用涵盖“水质水量调节�垂直潜流人工湿地�水平潜流人工湿地”的深度脱氮除磷工艺，进一步提升污水处理设施尾水水质标准，实现低污染水再利用和资源化，为太湖流域污水处理厂深度处理及提标改造提供技术支持。

　　一、 工艺流程

　　尾水深度脱氮除磷工艺，涵盖水量调节、垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地工艺。低污染水或尾水经过调节池调节依次进入垂直、水平潜流人工湿地，通过湿地的主要基质铝污泥填料、植物以及微生物三者的协同作用，使污水得到进一步处理，达到更高标准排放。

　　工艺中，水量调节是对湿地进水的预处理，与污水处理厂的预处理相似，对水质、水量进行调节，方便人工湿地的后续处理，防止湿地的堵塞及控制水量等。调节后的出水经配水设施进入垂直潜流+水平潜流二级人工湿地，通过人工湿地基质、植物以及微生物的吸收利用，达到净化水质的目的。下图为污水处理设施现场。

　　二、工艺参数

　　2.1 水质水量调节

　　为满足工程总体要求和人工湿地进水水质要求以及减轻湿地污染负荷，在人工湿地前设置水质水量调节设施，即预处理设施，如格栅、沉砂、初沉、均质、水解酸化、稳定塘、厌氧、好氧等，达到去除污水中漂浮物、部分悬浮物、有机物及平衡水质水量的目的。一般污水处理厂预处理设施均可作为水质水量调节设施，设施的选用应结合进水的水质水量状况以及现场的实际状况来选定。常见的水质调节设施有：

　　(1)格栅池

　　格栅池中宜设置粗、细两道，以拦截较大体积的悬浮物，防止堵塞布水口。

　　(2)沉砂池

　　污水中的SS含量大于100mg/L时，宜设沉淀池。沉砂池主要用于去除污水中的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞，一般采用平流式沉砂池。为保证沉沙效果，沉砂池中水平流速宜≤0.1m/s。

　　(3)水解酸化池

　　污水的BOD5/CODCr小于0.3时，宜采用水解酸化预处理工艺，水解酸化池可将大分子物质转化为小分子物质，将环状结构转化为链状结构，进一步提高废水的BOD5/CODCr比，增加废水的可生化性，为后续的好氧生化处理创造良好的环境。处理生活污水的水力停留时间约为3h。

　　(4)接触厌氧池

　　接触厌氧池内宜用固着型弹性填料，填料间宜保持10～30cm间距以防堵塞，水力停留时间宜≥18h。

　　(5)曝气生物滤池

　　生物滤池滤料应具有强度大、不易磨损、空隙率高、比表面积大、化学物理稳定性好、易挂膜、生物附着性强、比重小和不易堵塞的性质。曝气生物滤池的BOD5容积负荷宜为3～6kg/m3〮d。水力停留时间宜≥6h。

　　(6)水量调节池

　　当来水的水质及水量不稳定时宜建调节池，起到调节水量、均衡水质作用，其停留时间在4～6h。

　　2.2 水平潜流人工湿地

　　潜流湿地是指由砂砾层组成的浅床湿池植物系统，污水由进水口一端沿水平方向流动到出水口一端，污水流动过程中依次通过砂石、介质、植物根系，达到净化目的，该生态处理系统主要由土壤、湿地植物和微生物组成。

　　(1)水平潜流人工湿地的结构包括进水区、处理区和出水区，其中处理区自上而下为覆盖层、填料层和防渗层。进水区和出水区宜放置粒径为40～80mm的卵石和砾石，长度宜为1～1.5m，分布于整个湿地床宽。处理区填料粒径宜为4～30mm。覆盖层厚度应>20cm，材料宜选用种植土。填料层厚度宜为50～100cm，分层铺设，每层厚度宜为30mm左右。湿地床体水力坡度宜为0.5%～1.0%。

　　(2)水平潜流人工湿地的长宽比宜为2:1～4:1，长度宜<50m，湿地单元的面积宜<800m2。

　　(3)水平潜流人工湿地的填料空隙率宜为30%～50%。

　　2.3 垂直潜流人工湿地设计

　　垂直潜流人工湿地与水平潜流人工湿地的区别在于水流方式。在垂直潜流系统中，污水由表面纵向流至床底，在纵向流的过程中，污水依次经过不同的介质层，达到净化的目的。

　　(1)垂直潜流人工湿地的结构自上而下宜为覆盖层、填料层、过渡层、排水层和防渗层;垂直潜流人工湿地最大深度不宜大于2m。

　　(2)垂直潜流人工湿地的配水和集水系统均宜采用穿孔管，配水支管长不宜大于6m、间距不宜大于2m，孔口间距宜按人工湿地宽度的10%计，不宜大于1m。集水支管和配水支管宜间隔、交错布置，集水支管进水孔径宜为2～3cm，且不应大于排水层材料的最大粒径。

　　(3)垂直潜流人工湿地应设通气管，通气管应与集水管相连，其管口至少应高出覆盖层顶面300mm。

　　2.4 铝污泥复合填料

　　人工湿地对污染物的削减主要在于人工湿地填料以及附着在湿地填料表面的微生物的作用，本技术提供一种适用于复合人工湿地的铝污泥复合填料。该填料以铝污泥为原料，与一定重量份的沸石或钢渣混合，经一系列工艺制成铝污泥�钢渣、铝污泥�沸石和铝污泥�钢渣�沸石三种复合填料。铝污泥来源于给水处理，原水中的污染物质主要包括浊度、色度、腐殖质等，没有有毒物质，且铝污泥简单易得、铝离子含量高、量大、可免费使用，是一种较为理想的填料前驱体。铝污泥复合填料具有很好的物化性质，其体积密度、孔隙率和比表面积等优于市场普通填料，并

　　具有较好的磷吸附性能。通过相关试验，该填料可同时应用于水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地，对污水中的氮和磷具有较好的去除效果，可有效缓解人工湿地堵塞的问题，填料寿命较长，应用前景广泛。

　　2.4.1铝污泥复合填料的制备

　　铝污泥复合填料由重量份为40～50份的沸石或钢渣和50～60份的铝污泥组成，沸石或钢渣加入黏结剂搅拌均匀后放入造粒机得到颗粒物，将脱水后的铝污泥包裹在颗粒物表面，形成铝污泥壳，经烘干后放入500℃～600℃无氧焙烧炉中焙烧6～8h得到三种表面钝化且带有大量孔隙的球状铝污泥�沸石、铝污泥�钢渣和铝污泥�钢渣�沸石复合填料。

　　2.4.2湿地填料的铺设

　　铝污泥复合填料适用于各类人工湿地，尤其在水平潜流与垂直潜流人工湿地中有较好的除磷效果，该填料主要铺设于人工湿地的中层和上层，粒径规格在5～15mm，填料间孔隙率为0.3～0.5，单层厚度为10～30cm，填料铺设厚度应根据人工湿地池体的设计选择。

　　三、结语

　　本文重点阐述了水质水量调节、垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地的工艺参数，并介绍了铝污泥复合填料的制备及使用方法。通过“水质水量调节�垂直潜流人工湿地�水平潜流人工湿地”，研究出适用于太湖流域污水处理设施尾水的深度脱氮除磷工艺。太湖流域污水处理厂尾水提标改造需求大，该技术应用空间较大，研究成果对太湖流域污水处理厂尾水深度处理及提标改造具有重要的指导意义。（来源：江苏龙腾工程设计股份有限公司；江苏省雨污水资源化利用工程技术研究中心；南京市生态河道工程技术研究中心）