表流濕地工藝對(duì)微污染飲用水源凈化效果

　　水源采水地的水質(zhì)變化為飲用水處理帶來(lái)了更高的難度。當(dāng)前中國(guó)飲用水水廠的水源普遍采用地表水，飲用水常規(guī)處理工藝普遍采用沉淀、混凝、消毒、過(guò)濾等技術(shù)，主要以針對(duì)性的殺滅病菌以及去除膠體雜質(zhì)、懸浮物、水中濁度為主。這種比較常規(guī)的飲用水處理工藝比較適用于水質(zhì)良好的水源，隨著水源中有機(jī)物、氨氮含量超標(biāo)程度的上升以及水源水質(zhì)的不斷惡化，常規(guī)飲用水處理手段已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的飲用水處理要求。并且隨著人們生活水平與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，人們追求品質(zhì)更好的飲用水，而水源監(jiān)測(cè)分析手段越來(lái)越先進(jìn)也使飲用水中一些濃度較低、難以檢測(cè)的污染物被檢測(cè)出來(lái)，這些都對(duì)飲用水處理工藝提出了更高要求。針對(duì)這些現(xiàn)狀，利用表流濕地工藝對(duì)微污染飲用水源進(jìn)行凈化并分析凈化效果。

　　一、　研究對(duì)象與研究方法

　　1.1　研究對(duì)象

　　在某飲用水水廠的水源采水水庫(kù)中取水，將該水庫(kù)水源處理為微污染飲用水源：選擇該水庫(kù)的二號(hào)入庫(kù)泵站，利用沉砂池處理水庫(kù)水源作為實(shí)驗(yàn)原水，實(shí)驗(yàn)原水經(jīng)歷的具體流程見(jiàn)圖1。

　　1.2　研究設(shè)備

　　利用表流濕地工藝構(gòu)建一套表流濕地系統(tǒng)。構(gòu)建的表流濕地系統(tǒng)長(zhǎng)寬高分別為9.0m、2.0m、1.0m，基質(zhì)層厚度約為0.8m，基質(zhì)層上方水深平均約為0.15m。在表流濕地系統(tǒng)中種植植物，其密度約為每平方米20株。用混凝土澆注濕地底面床體，砂漿抹面周邊磚砌。出水、布水都利用三角堰，并在出水、布水處分別布設(shè)進(jìn)水集水池與出水集水池，其中進(jìn)水集水池的長(zhǎng)寬高分別為2.0m、0.5m、1.0m，出水集水池的長(zhǎng)寬高分別為2.0m、0.5m、0.5m。構(gòu)建的表流濕地系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

　　選擇蘆葦作為表流濕地系統(tǒng)中種植的植物。將根部帶土的蘆葦移植到表流濕地系統(tǒng)中的單元床體上。按照每平方米20株的密度進(jìn)行移植，移植后立刻充水，使蘆葦保持根部浸水的狀態(tài)，當(dāng)蘆葦完全成活后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

　　選擇當(dāng)?shù)氐母N土壤作為表流濕地系統(tǒng)的基質(zhì)，共鋪墊0.80m深的土壤層。

　　1.3　研究材料

　　利用離心泵在一號(hào)取水泵站中抽取實(shí)驗(yàn)原水，并將其輸送至表流濕地系統(tǒng)中。在實(shí)驗(yàn)期間，表流濕地系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)狀況見(jiàn)表1。

　　1.4　研究方法

　　對(duì)表流濕地系統(tǒng)凈化后的微污染飲用水源中的TP、TN、NO-2-N、NO-3-N、NH+4-N、COD、pH等指標(biāo)實(shí)施檢測(cè)分析，應(yīng)用的水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)分析方法采用廢水與水檢測(cè)分析方法，該方法經(jīng)過(guò)國(guó)家環(huán)保局認(rèn)證，具體見(jiàn)表2。

　　將未經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化前的微污染飲用水源的檢測(cè)分析結(jié)果作為對(duì)比組數(shù)據(jù)，將經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化后的微污染飲用水源的檢測(cè)分析結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)組與對(duì)比組數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)變化獲取表流濕地工藝對(duì)微污染飲用水源的凈化效果。

　　1.5　統(tǒng)計(jì)與分析

　　利用單因素方差分析法分析兩個(gè)組別的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)處理軟件分析處理兩個(gè)組別的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)則采用均數(shù)正負(fù)標(biāo)準(zhǔn)差，當(dāng)差異具備顯著性用P大于0.05來(lái)表示，當(dāng)差異具備非常顯著性用P小于0.01來(lái)表示。

　　二、　結(jié)果分析與結(jié)論

　　2.1　COD凈化效果

　　未經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化前與經(jīng)過(guò)表流濕地系統(tǒng)凈化后，微污染飲用水源中COD含量變化見(jiàn)表3。從表3中可以看出，表流濕地系統(tǒng)能夠有效凈化微污染飲用水源中的COD，有效降低COD含量，在進(jìn)水流量保持在2m3?d-1的狀態(tài)下，表流濕地系統(tǒng)的COD去除率最高可達(dá)46.28%，最低可達(dá)24.23%。

　　2.2　TN凈化效果

　　未經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化前與經(jīng)過(guò)表流濕地系統(tǒng)凈化后，微污染飲用水源中TN含量變化見(jiàn)表4。

　　從表4中可以看出，表流濕地系統(tǒng)能夠通過(guò)反硝化作用有效凈化微污染飲用水源中的TN，有效降低TN含量，在進(jìn)水流量保持在2m3?d-1的狀態(tài)下，表流濕地系統(tǒng)的TN去除率最高可達(dá)58.32%，最低可達(dá)18.94%。

　　2.3　NH+4-N凈化效果

　　未經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化前與經(jīng)過(guò)表流濕地系統(tǒng)凈化后，微污染飲用水源中NH+4-N含量變化見(jiàn)表5。

　　從表5中可以看出，表流濕地系統(tǒng)能夠通過(guò)微生物的反硝化作用與硝化作用以及植物的吸收有效凈化微污染飲用水源中的NH+4-N，有效降低NH+4-N含量，在進(jìn)水流量保持在2m3?d-1的狀態(tài)下，表流濕地系統(tǒng)的NH+4-N去除率最高可達(dá)43.21%，最低可達(dá)19.94%。

　　2.4　NO-3-N凈化效果

　　未經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化前與經(jīng)過(guò)表流濕地系統(tǒng)凈化后，微污染飲用水源中NO-3-N含量變化見(jiàn)表6。

　　從表6中可以看出，表流濕地系統(tǒng)能夠通過(guò)反硝化作用有效凈化微污染飲用水源中的NO-3-N，有效降低NO-3-N含量，在進(jìn)水流量保持在2m3?d-1的狀態(tài)下，表流濕地系統(tǒng)的NO-3-N去除率最高可達(dá)56.79%，最低可達(dá)15.02%。

　　2.5　TP凈化效果

　　未經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化前與經(jīng)過(guò)表流濕地系統(tǒng)凈化后，微污染飲用水源中TP含量變化見(jiàn)表7。

　　從表7中可以看出，表流濕地系統(tǒng)能夠通過(guò)以下三種作用有效凈化微污染飲用水源中的TP，包括基質(zhì)的化學(xué)、物理作用，聚磷菌的菌種攝取作用，植物的吸收作用以及微生物同化作用。表流濕地系統(tǒng)可以有效降低TP含量，初期TP含量的升高是由于基質(zhì)向表流濕地系統(tǒng)釋放了某種磷酸鹽，導(dǎo)致無(wú)機(jī)磷濃度的暫時(shí)性升高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在進(jìn)水流量保持在2m3?d-1的狀態(tài)下，表流濕地系統(tǒng)的TP去除率最高可達(dá)47.51%，最低可達(dá)26.43%。

　　2.6　重金屬元素凈化效果

　　未經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化前與經(jīng)過(guò)表流濕地系統(tǒng)凈化后，微污染飲用水源中重金屬元素含量變化見(jiàn)表8。

　　從表8中可以看出，表流濕地工藝可以通過(guò)植物、基質(zhì)有機(jī)質(zhì)生成的有機(jī)化合物、非溶性微量元素化合物的沉淀、基質(zhì)有機(jī)層等吸收水源中的重金屬元素，去除鐵、錳、鋁、砷、汞等重金屬元素。

　　2.7　細(xì)菌凈化效果

　　未經(jīng)表流濕地系統(tǒng)凈化前與經(jīng)過(guò)表流濕地系統(tǒng)凈化后，微污染飲用水源中細(xì)菌含量變化見(jiàn)表9。

　　根據(jù)表9可知，表流濕地工藝具備顯著的細(xì)菌去除作用，可以通過(guò)交替變化的好氧環(huán)境、床體內(nèi)部厭氧、基質(zhì)顆粒吸附以及沉淀等方式實(shí)現(xiàn)細(xì)菌菌體的滯留、沉淀、凝聚，使細(xì)菌組數(shù)以及細(xì)菌總數(shù)減少。

　　三、　結(jié)語(yǔ)

　　利用表流濕地工藝對(duì)微污染飲用水源進(jìn)行凈化，可以獲取良好的凈化效果，實(shí)現(xiàn)COD含量、TN含量、NH+4-N含量、NH+4-N含量、TP含量、重金屬元素含量、細(xì)菌含量的全面降低。相較于傳統(tǒng)微污染飲用水源處理工藝可以實(shí)現(xiàn)微污染飲用水源水質(zhì)的全面提升，更符合當(dāng)代社會(huì)對(duì)飲用水源提出的水質(zhì)要求。(來(lái)源：中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司)