化工企業排放的污水成分復雜、毒性大、有機物濃度高、生物難降解物質多，雖經二級處理后達到排放標準，但其對環境的潛在危害依然很大。因此，有必要對混合化工污水廠尾水進行深度處理和循環利用。目前，傳統的深度處理工藝存在投資大、處理成本高、管理要求高等問題，筆者針對某工業園區混合化工污水廠的尾水水質，提出了人工快滲/復合人工濕地深度處理工藝。

人工快速滲濾系統(CRI) 是污水快滲系統(RI) 的人工強化，它采用滲透性較好的人工填料代替天然土層，從而大大提高了水力負荷。作為兩種重要的污水生態凈化技術，人工濕地和氧化塘技術與常規技術相比有如下特點: 投資低、操作簡單、運行和維護費用低、在處理污水的同時又能改善周圍地區的生態環境。但生態法的處理效果受植物生長及氣溫等因素的影響較大，故對進水水質和水量的可調控性不強，而CRI 系統的可控制因子較多，故將CRI 系統和生態單元(人工濕地和氧化塘) 有機組合，可實現優勢互補，形成耐沖擊、低能耗的協同處理新工藝。

1 研究方法

1. 1 污水水質

某工業園區目前投產的企業以化工、農藥企業為主，各企業的生產廢水經處理達到園區污水 處理廠接管標準后，排入園區污水廠調節池，再經混凝氣浮/SBR/接觸過濾工藝處理后達標排放。本研究用水為SBR 池出水，其水質見表1。

表1 混合化工污水廠尾水水質

Tab．1 Characteristic of tail water from mixed chemical wastewater treatment plant 　mg·L-1

 1. 2 工藝流程及運行條件

本研究采用的工藝為: 人工快速滲濾系統/一級水平潛流人工濕地/二級水平潛流人工濕地/表面流人工濕地/氧化塘/三級水平潛流人工濕地/清水池/回用。人工快速滲濾系統由4 座尺寸為12．0 m×5．0 m× 2．5 m的鋼混池構成，設計處理能力為360m3 /d，表面負荷為1．5 m3 /(m2·d) 。一級潛流人工濕地、二級潛流人工濕地、自由表面流人工濕地、氧化塘和三級潛流人工濕地的有效面積分別為1 350、1 350、570、378 和540 m2，設計HRT 為7．7 d。

該示范工程于2010 年5 月建成，8月投入試運行，2011 年3 月穩定運行至今。四個CRI 單元按一定濕干比和水力負荷交替運行，復合人工濕地系統則連續運行，每月采集各單元出水水樣2～3 次，分析COD、NH3-N、TP 等指標。

1. 3 分析方法

電導率: 電導率儀，pH 值和ORP: pH 計，COD:重鉻酸鉀法，氨氮: 納氏試劑分光光度法，TP: 過硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法。

2 結果與討論

2. 1 CRI 系統的啟動

CRI 的微生物培養方式主要有自然培養和人工接種兩種，且人工接種的方式使系統達到穩定的時間一般比自然培養方式的短。由于CRI 系統的進水為SBR 工藝的出水，其中的微生物含量較高，因此在試運行的初期采用自然培養的方式。

在試運行的前3 周，每天對CRI 系統的進、出水COD 濃度進行監測，結果見圖1。

 圖1 CRI 啟動階段對COD的去除效果

Fig．1 COD removal rate in start-up stage of CRI

系統啟動初期對COD 的去除率波動較大，17 d后去除率穩定在40%左右。培養初期，COD 的去除主要依靠填料的截留和吸附作用，因此，隨著填料的吸附達到飽和，對COD 的去除率明顯下降，并且出水COD 濃度波動大，抗沖擊能力弱。培養17 d 后，滲濾介質中的微生物量大大增加，加強了微生物對有機污染物的生物降解作用，也強化了介質顆粒表面的生物膜以及介質顆粒之間的生物絮體對污染物的截留和吸附作用，使得對COD 的去除率趨于穩定，同時使CRI 系統的抗沖擊能力得到提升。

2. 2 對COD 的去除

經過3 周左右的啟動運行，CRI 系統的出水水質達到穩定，于是開始連續運行。每月采樣2～3次，對系統進水和各單元出水水質進行分析。

系統進水COD 平均為97．8 mg /L，出水COD 平均為20．7 mg /L，平均去除率為78．8%，最高去除率為86．8%，系統出水COD 濃度比較穩定，且達到了《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002) 的Ⅴ類標準。經分析，CRI 系統對COD 的去除貢獻較大，去除率達51．2%，后續人工濕地和氧化塘系統進一步使水質得到凈化，且植物和藻類生長狀況良好，說明混合化工污水廠尾水的生物毒性顯著降低。另外，試驗期間經歷了幾次較強的降雨、降溫過程，使系統對COD 的去除率有所下降，但仍保持在70% 以上，說明該系統具有較強的抗沖擊能力。

2. 3 對NH3-N 的去除

污水中的氮主要以有機氮、氨氮、硝態氮三種形式存在。氮的去除主要有揮發作用、吸附作用、生物同化作用和生物脫氮作用等。其中，生物脫氮過程包括氨化、硝化和反硝化階段。經統計，系統出水NH3-N 為0．29～1．70 mg /L，平均為1．05 mg /L，平均去除率為86．9%，最高去除率為96．2%。由于CRI 系統的濕干比為1∶3，復氧效率較高，因此在落干期好氧微生物活性高，硝化反應得以順利進行，對NH3-N 的去除率為50．2%，進入復合人工濕地的NH3-N ＜ 5 mg /L，經前兩級潛流人工濕地凈化后，出水NH3-N 濃度已基本達到GB 3838—2002 的Ⅴ類標準(見圖2) 。試驗過程中，季節變化對表面流人工濕地和氧化塘的凈化效率影響較大，而潛流人工濕地受影響則較小。

 圖2 NH3-N濃度的沿程變化

Fig．2 Variation of NH3-N concentration along combined process

2. 4 對TP 的去除

污水中磷的存在形態取決于污水的類型，最常見的有磷酸鹽(H2PO4-、HPO42-、PO43-)、聚磷酸鹽和有機磷，聚磷酸鹽在水中能逐漸水解成磷酸鹽。以植物、微生物、基質構成的生態系統通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對磷的高效去除。在連續運行中，整個系統對TP 的平均去除率達到76．4%，最高為87．9%，出水TP 平均為0．20 mg /L。CRI 系統對總磷的去除率為39．9%，在復合人工濕地系統中TP的去除主要發生在前端兩級潛流人工濕地，自由表面流人工濕地和氧化塘系統對TP 的去除率較低(見圖3) ，可能的原因是:植物枯葉和藻類中的磷分解釋放后重新回到水體中，導致對TP 的去除率偏低。

 圖3 TP濃度的沿程變化

Fig．3 Variation of TP concentration along combined process

3 結論

① CRI /人工濕地/氧化塘組合工藝深度處理混合化工污水廠尾水的效果良好，對COD、NH3-N和TP 的平均去除率分別為78．8%、86．9% 和76．4%，出水水質達到《地表水環境質量標準》(GB3838—2002) 的Ⅴ類標準。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

② CRI 系統采用自然培養法啟動，系統達到穩定運行的時間較短，水力負荷可達1．5 m3 /(m2·d) 。

③長時間運行時，人工濕地系統中的植物生長狀況良好，氧化塘內藻類大量繁殖，表明混合化工污水廠尾水的生物毒性已大大降低。