饲草型落干式人工湿地净化农村生活污水生物处理尾水应用研究

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人工湿地充分利用农村土地资源在净化尾水的同时实现氮磷资源化利用,具有投资省、成本低、易维护的优点,因此常作为农村生活污水尾水净化单元。传统人工湿地存在占地面积大、复氧能力不足等问题,同时传统湿地植物如蔬菜、禾草生物量小,美人蕉、再力花经济附加值低。针对上述问题本研究引入大生物量饲草植株作为湿地植物,在强化湿地氮磷资源化的同时带来良好的经济附加值,采用落干式运行模式,强化体系复氧能力、减少占地面积,通过对湿地最佳运行参数的选择,进出水水质的连续监测,探究饲草型落干式人工湿地对农村生活污水生物处理尾水净化效果,研究结果如下:(1)菌草、皇竹草、甜象草三种饲草植物氮磷吸收动力学研究发现菌草适用于修复高PO43--P浓度的尾水,对NH4+-N适应范围大,但对NO3--N吸收效果一般;甜象草适用于修复低PO43--P浓度,高NO3--N浓度的尾水,但对NH4+-N的吸收效果一般;皇竹草适用于低NO3--N浓度的尾水,但对PO43--P和NH4+-N的吸收效果不显著。湿地基质中陶粒有利于稳定p H,河沙有利于磷素去除,沸石有利于氮素去除,当落干湿地由上到下采用河沙、沸石、陶粒体积比1:3:1的分层填充时,湿地基质对氮磷综合去除效果最佳。(2)正式实验中设置三组落干湿地分别是空白对照、种植菌草、种植皇竹草,通过对水力负荷和进水方式运行参数调节,探究最佳运行参数。在水力负荷0.3 m~3/(m~2·d),喷淋强度5 L/(m~2·min),喷淋周期2h,其中每个周期喷淋5min闲置115min的间歇进水条件下落干湿地综合处理效果最好。根据单因素ANOVA检验,水力负荷、进水方式对污染物去除均具有显著影响。(3)长期监测中,饲草植物的种植可以显著强化污染物去除,三个湿地对COD去除效果随着温度的降低而减小,但全年仍有良好的去除效果,氨氮的去除效果则较为稳定,湿地出水COD、氨氮可达DB 32/3462-2020一级A标准;体系对于TN、TP的去除效果表现出随着温度的降低而减低的趋势,种植饲草的落干湿地冷暖季出水TN、TP可达DB32/3462-2020一级A标准。(4)菌草和皇竹草在气候环境适宜条件下长势良好,亩产量分别为34.48、22.94 t/亩,可带来的经济收益分别为15520.0、2753.1元/亩。通过氮磷平衡分析发现湿地氮磷去除贡献率为:其他作用>植物吸收>植物增效。本课题饲草型落干式人工湿地研究成果,可为农村生活污水生物处理尾水的治理及资源化利用工程建设提供设计指导。
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