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創新尾水凈化技術防止水體富營養化

時間:2016-06-20 11:50來源:環境報作者:楊柳燕陳亞林點擊: 次

創新尾水凈化技術防止水體富營養化

污水處理廠不但是水污染防治最重要的治理工程，也是水環境管理的重要對象和抓手。縱觀過去20多年針對污水處理廠的水環境管理政策演變，走過的是一條由出水不斷提標，到出水污染物濃度達標排放與區域污染總量控制相結合的道路。

進入“十三五”，我國水環境管理已經發生了深刻的變革，從法律法規、體制機制和組織保障推動污染物減排，逐步轉到以水環境質量改善為核心上來。

針對污水處理廠的環境管理政策也順應潮流，正處于積極探索實踐中，形成了以提高污水處理廠出水排放達標與區域水環境質量達標相結合的考核體系。

以經濟發達的太湖流域為例。污水處理廠采用深度凈化工藝實現出水超凈排放，重點是控制入湖河流排入湖泊的污染物總量，進行源頭削減。太湖入湖河流高氮磷負荷是引發太湖富營養化和藍藻水華暴發的主要因素，以城鎮污水處理廠尾水為代表的低污染水氮磷等污染物排進入湖河流，影響區域水環境質量。但是，從工程措施角度，單純在污水處理廠內部進一步進行深度脫氮除磷，邊際成本會大大增加，具有巨大的不經濟性。因此，只有走因地制宜、尾水深度凈化道路，才能實現區域水環境質量不斷提升。

污水處理廠尾水深度凈化技術一般包括物理法、化學法和生物法，也包括生態方法，對尾水中氮磷、有機物和重金屬等污染物進行深度凈化。

采用生態深度凈化工藝，必須解決三大問題：一是如何有效削減污水處理廠尾水中總氮和低濃度磷；二是冬天低溫條件下人工濕地的穩定運行；三是水生植物的資源化，防止二次污染，實現人工濕地的長效運行。

為攻克上述難關，國家水污染控制重大專項專門設立了《低污染水生態凈化技術集成研究與工程示范》課題。作為一項前瞻性科技工程，經過多年深入研究與探索，形成了以下一系列技術儲備：

（一）光電人工濕地實現物化-生態耦合脫氮除磷技術。形成光電人工濕地強化凈化低污染水的技術體系，著重解決冬季運行效率低問題，有效削減COD、氮磷污染負荷。

（二）添加反硝化菌劑的生物強化的濕地處理技術。篩選低溫反硝化細菌，著重解決脫氮能力低問題。

（三）添加改性生物質炭的物化-生態耦合除磷技術。形成低溫高效脫氮和物化-生態耦合除磷的低污染水生態凈化技術體系。重點解決污水處理廠尾水溶解性磷水生植物吸收利用效率低問題，尾水經生態凈化后出水總氮和總磷濃度分別小于8 mg/L 和0.3 mg/L。

（四）漂浮植物表面流-垂直潛流-沉水植物表面流的功能濕地生態凈化模塊化組裝技術。包括反硝化功能濕地水生植物組建技術、功能濕地種源庫技術和物化-生態耦合除磷的低污染水生態凈化技術。主要針對尾水中含有的懸浮物，經處理，實現尾水氮磷梯度削減。

（五）水生態凈化長效運行的管理技術。包括水生植物生產生物質炭技術和生產有機酸技術，水生植物回用于人工濕地，保障人工濕地持續的脫氮除磷能力，著重解決人工濕地水生植物利用難、長期運行效率下降等問題，同時實現人工濕地碳素的循環。人工濕地中水生植物可以直接出售，生產的生物質炭和有機酸也可以出售，實現資源化。

從上述技術的應用實踐看，已取得良好的效果。

常州武進太湖灣污水處理廠、漕橋污水處理廠和宜興官林污水處理廠尾水人工濕地生態凈化工程，應用光電人工濕地處理系統，有效去除尾水中的氮磷、COD等污染物，出水氨氮和總磷達到地面水環境質量的Ⅳ類標準。應用低溫高效脫氮和物化-生態耦合除磷的低污染水生態凈化技術，提高了冬季人工濕地對低污染水脫氮的效率。

宜興周鐵污水處理廠尾水進行表面流人工濕地處理，結合生態溝渠處理技術，在殷村港南岸沿岸帶實施人工濕地處理和生態修復工程，進行人工濕地和生態墻建設，提高了人工濕地出水水質。

常州江邊污水處理廠尾水人工濕地生態凈化工程，采用模塊化技術分析不同生態單元的凈化能力和對水質特征的響應，應用生態凈化的模塊化技術和組合運行方法，滿足了不同水質的變化特征對凈化的需求，有效削減低污染物，形成低污染水深度生態處理技術與設備的模塊化技術體系，出水氨氮和總磷達到地表水Ⅲ類水質標準。

綜上，通過對污水處理廠尾水深度生態凈化技術開展融合創新研究，突破了低污染水與地表水環境質量標準中氮磷濃度差距難于削減的瓶頸，走出了一條符合國情的技術路線，理論和實踐已證明能夠支撐水環境質量管理的變革。

作者楊柳燕系南京大學環境學院教授，陳亞林系清華大學清潔生產與生態工業研究中心副總工

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