为了适应我国农村污水处理的要求,必须开发造价低廉、管理简便、效果良好的小型生活污水处理技术,但是目前单一的生物处理和单一的生态处理都不能满足农村污水处理的实际要求。本课题隶属于国家自然基金面上项目,针对农村污水处理尤其是脱氮除磷的难题,对“厌氧+多级跌水充氧接触氧化+水生蔬菜型人工湿地”这一生物生态组合工艺进行了研究,为该组合工艺应用于农村小型的污水处理的实际应用和进一步优化提供了依据。 试验对组合工艺对于农村生活污水的处理效果、跌水充氧接触氧化池的处理效果、无纺布作为接触氧化填料的处理特性进行了考察。本文的重点在于对该组合工艺中的人工湿地工序部分进行研究,对适合于该组合工艺中的最优化的人工湿地类型进行了筛选,包括湿地植物、基质、流态及运行方式。对人工湿地的运行参数进行了研究,得出了最佳水力负荷。为了考察湿地脱氮的机理,对氮去除途径,湿地硝化菌、反硝化菌分布等进行了初步探讨。 试验结果表明： 1、“厌氧+跌水接触氧化+水生蔬菜型人工湿地”组合工艺在应用于农村生活污水处理时,对COD、NH4+-N、TN、TP等均有很好的去除效果,平均去除率分别在68.15％,71.06％,69.50％,86.30％。平均出水浓度分别为34.39mg/L,4.87mg/L,6.86 mg/L,0.11mg/L。出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准A标准。同时,吨水运行成本仅为0.138元,且湿地种植蔬菜可获得一定经济效益。因此,该组合工艺应用于农村污水处理在经济上和技术上都是适宜的。 2、在各处理工序中,厌氧工序有效降低了后续处理工艺的有机物负荷,对COD平均去除率为33.72％。跌水接触氧化工序主要承担了对有机物去除和对氨氮的转化功能,对COD的平均去除率为39.8％,对NH4+-N平均去除率为27.85％。对TN和TP平均去除率分别仅为8.04％和5.07％。 3、在本试验内,通过构筑四个不同类型的湿地,筛选出了适用于“厌氧-跌水充氧接触氧化-水生蔬菜型人工湿地”组合工艺中的最佳人工湿地形式,试验结果表明处理效果最佳的湿地形式为茭白+煤渣+复合潜流。但是考虑到经济因素,实际应用时也可以采用空心菜替代茭白,也能满足处理效果要求。同时,采用间歇运行可以明显提高湿地的处理效果。本试验还对水力负荷对湿地效果的影响进行了研究,结果表明,水力负荷越小,湿地运行效果越佳。但是考虑到经济因素,应选用适当的水力负荷,不是越小越好。通过对垂直潜流湿地各指标垂向沿程去除效果的分析,湿地的有效高度为20cm,为合理选取湿地的深度提供了一定依据。通过对湿地中氮的去向的分析得出,在各去除途径中,微生物硝化反硝化是湿地内氮去除的主要途径。因此,进一步考察了湿地中硝化细菌、反硝化细菌的数量和分布情况,在本工艺的人工湿地中,硝化菌和反硝化菌的数量均比较多,且满足一定的分布规律。