河北省水利水电勘测设计研究院 天津市 300000
摘要：随着经济社会的高速发展，工农业废水和生活污水的排放量已超出河流的容纳能力。由于管网系统和污水处理设施建设的滞后性，大量污废水及各种垃圾未经完全处理直接排入河道，加上河道护岸人工改造和维护的不合理性，导致河流自净能力锐减，溶解氧迅速降低，水质严重恶化，水环境容量下降，引发黑臭现象。基于此，本文主要对生物膜与人工湿地技术治理河道污水试验进行分析探讨。
关键词：生物膜；人工湿地技术；河道污水治理；试验研究
1、前言
随着经济社会的进步、全球人口数量的增加和人们生活水平的大幅提高，人均需水量和总需水量同样也大幅增多，淡水资源的稀缺极大的影响到了人类的生存与进步，目前改善水质和修复水生生态系统是极为紧迫的任务之一。目前在国内外河道污水治理方式中，常见的治理方式有：河道曝气技术、人工浮岛技术、投菌法、混凝法、氧化还原法、生物膜技术、人工湿地技术等。
2、试验设计
2.1试验装置
试验装置由配水池和5个污水处理单元组成，配水池设有污水溢流口，各处理单元编号依次为?、ò、ó、?、?。其中，?、ò利用生物膜技术净化污水；?和?为表面流人工湿地；ó是空白对照。试验装置底部均水平设计，底部用加厚的聚氯乙烯薄膜防渗，进水口用LXS型旋翼湿式水表控制流量。各处理单元和选用基质的物理性质见表1。
表 1 处理单元物理性质
2.2试验方法
试验于2014年9月21日-2014年10月22日进行。在试验正式开始前，装置已经试运行一周，处理单元?、ò内可观测到大量微生物附着在基质表面，?、?内植物生长良好。试验期间，采用连续进水方式，试验水体由进口自流进入处理单元，净化后的水体直接排到下游。试验设定4个不同水力停留时间，相应工况的水力停留时间为1d、3d、5d、7d，在每个工况稳定后的第3～5d内监测试验水体的水温、溶解氧、酸碱度的变化，并取水样。试验期间无较大的雨量，试验结果可靠。
2.3试验水体和测定方法
滹沱河段供试验水体来源主要包括：生活污水、工业废水。其中工业废水有：造纸、化肥、印染、制革、制皂、淀粉等企业的废水，供试验水体水质（均值）见表2。
表 2 试验水体水质
试验中对污染水体的pH值、溶解氧、水温、CODCr、T2P、T2N、NH42N等进行了监测，各项水质指标分析方法均参照《水和废水监测分析方法（第四版）》中的标准。其中水温、溶解氧、pH值选用电化学探头法监测；CODCr、T2P、T2N、NH42N分别用重铬酸钾法、过硫酸钾氧化分光光度法、钼锑抗分光光度法、纳氏试剂分光光度法检测。
3、水质净化效果分析
试验期间通过对水体的温度、pH值和溶解氧进行监测，发现在试验前期，试验水体水温较高，可以达到20℃，到了试验后期，水温降低至15℃左右；单元?（炉渣+泡沫混凝土砖块）的pH值（9170左右）较高，其他4个试验单元的pH值观测值均在8.1～8.7之间；此时段各单元出水口的溶解氧值稳定，均保持在0.3～0.5mg/L之间。
3.1CODCr的去除效果
CODCr是表示水体中还原性物质含量的一个指标。水中的还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，主要是有机物的含量。因此，CODCr常常作为衡量水体中有机物含量多少的指标，CODCr值越大，说明水体受有机物的污染越严重。
5个处理单元对CODCr去除率都是随着水力停留时间的延长而逐渐提高。其中单元?的去除效果明显好于其他4个单元，在水力停留时间为1d时，CODCr的去除率就达到36.1%，水力停留时间为7d时，去除率为65.8%；单元ò（爆破海绵）的处理效果次之，在4个不同水力停留时间下，CODCr去除率分别达到2717%、39.0%、48.1%、58.4%；单元?（蒲草湿地）和单元单元?（水葱湿地）在水力停留时间为7d时去除率分别达到49.3%、55.7%，可以看出，蒲草对CODCr去除效果较差；单元ó（空白）在水力停留时间为7d时，去除率也达到50.3%。
3.2T2N的去除效果
5个不同单元对T2N去除率均随着水力停留时间的延长不断提高，在停留时间为7d时去除率达到最高值。单元?（炉渣+泡沫混凝土砖块）在基质的过滤、沉淀和生长在表面的微生物的综合作用下，T2N的去除效果略高于其他单元，在水力停留时间为1d、3d、5d、7d时，去除率分别为15.3%、28.7%、42.9%、49.4%；单元?（蒲草湿地）、单元?（水葱湿地）和单元ò（爆破海绵）对T2N的净化作用较差，试验最高时的去除率分别为44.5%、46.3%和41.1%；单元ó（空白）对T2N的去除率最低，其相应的水力停留时间去除率分别为16.1%、22.4%、30.8%、34.9%。
3.3T2P的去除效果
试验结果表明：炉渣+泡沫混凝土砖块对T2P的去除效果较明显，这与基质本身的性质有很大关系，基质中钙、铁和铝元素含量的多少直接影响到磷的去除率，污水中的磷易与铁、铝等元素结合，形成难溶性的磷酸盐沉淀，从而被去除。
3.4NH42N的去除效果
工业污水、生活污水中都含有NH42N。一般情况下，污水中的有机氮被微生物分解为无机氮，故无机氮的去除更加受到关注，去除氨氮的影响因素很多，主要受到基质、微生物和水生植物这3种要素的影响。无机氮是植物生长不可缺少的物质，可以直接被植物吸收，但吸收利用的比例较小，无机氮主要的去除途径是通过微生物作用完成。在0～3d时，NH42N的去除率增长较快，处理时间在3～7d时去除率增长开始放慢。
4、结语
从我国经济条件和各种技术的应用情况来看，生物－生态联合修复技术将是今后研究的重点，该联合技术综合了生物净化技术净化效果好的优点以及生态修复技术强化水域生态系统自我恢复能力的优点，提高水域的自净能力，恢复水域生态系统的原来面貌。因此，诸如生物膜技术等一批生物－人工湿地修复技术将被广泛应用于污染地表水的治理。
参考文献：
［1］宋钊．城市河流水污染治理及修复技术［J］．工业用水与废水，2013，44（4）：6－8．
［2］杜良梅，张丽，和丽萍，等．利用人工湿地处理云南高原湖泊入湖河水的净化效果分析［J］．环境科学导刊，2013，32（6）：44－47．
论文作者:刘天翼
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第16期
论文发表时间:2018/1/19
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