[El humedal artificial de flujo inferior compuesto de escalera trata las aguas residuales rurales] ¿Qué es un humedal artificial?

Operaciones de restauración ambiental y ecológica

Nombre del estudiante de posgrado

Asunto (campo)

Clase profesional

Estudiante número

Tema de investigación Cai Zhengquan, Maestría en Ingeniería Ambiental, Clase 4 [1************] Nuevo tratamiento de humedal construido con flujo inferior compuesto escalonado en áreas rurales

Aguas residuales domésticas

Instructor Chen Yonghua

Nuevo humedal artificial de flujo subterráneo compuesto escalonado para tratar las aguas residuales domésticas rurales

Cai Zhengquan

Resumen : N en las aguas residuales rurales El contenido de N y P, así como de sales nutritivas, es muy alto y contiene una gran cantidad de virus y bacterias. La eliminación de N y P en las aguas residuales es el foco de la purificación. Métodos de tratamiento de aguas residuales, todavía existen problemas como mal efecto, alto costo y problemas de operación. Las desventajas son que es difícil de mantener y ocupa un área grande. El nuevo humedal construido compuesto escalonado es un proceso que conecta los humedales construidos de flujo subterráneo aguas arriba y los humedales construidos de flujo subterráneo horizontal en serie. Se agrega un tanque de sedimentación en el extremo frontal del humedal para prevenir eficazmente la obstrucción de la matriz y mejorar la calidad del agua efluente. Humedal de primer nivel, el agua cae de abajo hacia arriba al ingresar a la matriz y aumenta el contenido de oxígeno disuelto en el humedal, mejorando así la reacción de nitrificación. La reacción de desnitrificación ocurre en el humedal de flujo subterráneo horizontal secundario, lo que mejora en gran medida la capacidad de eliminación. N procedente de aguas residuales y tiene un fuerte impacto anticontaminación. Este artículo diseñará los parámetros óptimos del equipo para diferentes sustratos, configuraciones de plantas y métodos de distribución de agua, cumpliendo al mismo tiempo con los requisitos de tamaño reducido, alta eficiencia de tratamiento, gestión y operación convenientes y logrando el efecto óptimo del tratamiento de aguas residuales.

[Palabras clave] Diseño de parámetros de humedales artificiales de aguas residuales rurales

Prefacio: Este artículo tiene como objetivo principal resolver las deficiencias de algunas tecnologías actuales de humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales rurales, como Wu Shubiao. et al. Utilizando un sistema combinado de humedales construidos domésticos modificados para tratar las aguas residuales domésticas de pequeños restaurantes en áreas rurales alrededor de Beijing, Ye Fenxia y otros utilizaron Tower Composite Constructed Wetland (TICW) para tratar las aguas residuales domésticas en un área rural de la ciudad de Ningbo, y con éxito. utilizó SSFCWS para tratar la vida rural en la aldea de Xiliang, Qiping, Urumqi. Aunque estos casos satisfacen el tratamiento razonable de las aguas residuales hasta cierto punto, todavía existen deficiencias como una superficie excesiva, un efecto paisajístico deficiente con una configuración de una sola planta, alto. costo y dificultad de operación Por lo tanto, el autor mejoró y diseñó un nuevo tipo de humedal artificial compuesto escalonado para resolver eficazmente varios problemas.

1. Vertido y tratamiento de aguas residuales domésticas rurales

1.1 Características de las descargas de aguas residuales domésticas rurales

La zona rural de mi país representa el 57,09% de la superficie del país , y según el informe de la encuesta rural representativa de mi país muestra que el 96% de las zonas rurales de mi país no tienen canales de drenaje ni sistemas de tratamiento de aguas residuales, y cada año se vierten directamente 25 millones de toneladas de aguas residuales. Las principales características contaminantes de sus emisiones son: ①Las fuentes están dispersas. Afectadas por las condiciones geográficas, la distribución de las aldeas de nuestro país es dispersa, y las aguas residuales vertidas también están relativamente dispersas, y la cantidad de aguas residuales que se pueden recolectar centralmente es pequeña

②Fuentes amplias. Las concentraciones de contaminantes son bajas. Los niveles de vida en las zonas rurales de mi país son bajos, afectados por los hábitos de vida tradicionales, las aguas residuales domésticas en pueblos y ciudades incluyen no solo aguas residuales de cocina, agua de lavado y aguas residuales fecales, sino también aguas residuales lixiviadas generadas por la acumulación de basura doméstica. de contaminantes de aguas residuales es relativamente baja. ③La calidad y cantidad del agua fluctúan mucho. La calidad del agua y el volumen de descarga de aguas residuales domésticas en pueblos y ciudades fluctúan mucho según el nivel de vida de los agricultores y los cambios en el estilo de vida. Muchos pueblos y ciudades todavía utilizan canales de mampostería. Durante la temporada de lluvias o cuando el nivel del agua subterránea es alto, grandes cantidades de agua de lluvia y subterránea

se vierten en los canales de recolección de aguas residuales, lo que provoca grandes fluctuaciones en la calidad y cantidad del agua.

④ Dificultad en la recaudación y baja tasa de procesamiento. Debido a la distribución dispersa, la pequeña escala y las complejas condiciones del terreno de los pueblos y ciudades de mi país, es difícil recolectar las aguas residuales de manera centralizada. El volumen de descarga de aguas residuales en pueblos y ciudades es relativamente pequeño y los puntos de descarga son numerosos y dispersos. Los principales contaminantes son el nitrógeno y el fósforo, y contienen una gran cantidad de nutrientes, bacterias y virus, lo que plantea ciertas dificultades para el tratamiento de las aguas residuales de las aldeas.

⑤Alta biodegradabilidad. Los principales contaminantes de las aguas residuales domésticas rurales son el nitrógeno y el fósforo, que básicamente no contienen metales pesados ​​y son altamente biodegradables.

1.2 La aplicación de la tecnología de humedales artificiales de mi país en el tratamiento de aguas residuales domésticas rurales

1.2.1 El concepto y las características de los humedales artificiales

Los humedales artificiales están hechos de grava, Consiste en sustratos como grava y plantas acuáticas que crecen sobre ellos. Las aguas residuales fluyen sobre o debajo de la superficie del sustrato del humedal y degradan los nutrientes en el agua a través de una serie de procesos como la adsorción del sustrato, la absorción de las plantas y la transformación microbiana. Es un tipo de humedal que es diferente del sistema biológico único plantado en el suelo de los humedales naturales. Los humedales artificiales tienen las ventajas de una calidad estable de los efluentes, una gran capacidad para eliminar nutrientes como nitrógeno y fósforo, bajos costos de infraestructura y operación, mantenimiento y gestión convenientes, y son adecuados para tratar descargas intermitentes de aguas residuales de pequeña descarga debido a su buen medio ambiente. y beneficios ecológicos, muchos países respetan los humedales artificiales. Sus tipos incluyen humedales artificiales de flujo superficial, humedales artificiales de flujo subterráneo de flujo horizontal y humedales artificiales de flujo subterráneo de flujo vertical. Cada uno tiene diferentes ventajas y desventajas: los humedales artificiales de flujo superficial tienen las ventajas de una baja inversión y bajos costos operativos, pero las desventajas son un efecto deficiente del tratamiento, la fácil reproducción de mosquitos y moscas, la generación de olores y una gran superficie de suelo. Los humedales artificiales de flujo subterráneo horizontal tienen las ventajas de un buen efecto de tratamiento y no son propensos a los mosquitos ni a las moscas, pero la desventaja es que son propensos a obstruirse. Los humedales construidos bajo la superficie de flujo vertical tienen mejores efectos de tratamiento que los otros dos humedales y ocupan un área más pequeña. Sin embargo, la desventaja es que los costos operativos y de infraestructura son altos, y los mosquitos y las moscas son fáciles de reproducir en verano.

1.2.2 La aplicación de la tecnología de humedales artificiales de mi país en el tratamiento de aguas residuales domésticas rurales

En la actualidad, debido a la promoción y aplicación de los humedales artificiales, se han presentado varios casos de la aplicación exitosa de humedales artificiales en mi país. Los casos de tratamiento de aguas residuales rurales, como Wu Shubiao y otros, utilizaron un sistema combinado de humedales artificiales domésticos modificados para tratar las aguas residuales domésticas de pequeños restaurantes en áreas rurales alrededor de Beijing. tuvo excelentes efectos de eliminación de DQO, NH3-N y TP, con tasas de eliminación de 92,4%-97,9%, 84,5%-96,0%, 79,5%-90,7%, la concentración promedio del efluente es 33,6 mg/L. 2,88 mg/L, 0,66 mg/L, pero su configuración de planta es única, la carga anticontaminación es pequeña y el paisaje es de bajo valor y bajo valor económico. Ye Fenxia y otros utilizaron Tower Composite Construido Wetland (TICW) para tratar las aguas residuales domésticas en una zona rural de la ciudad de Ningbo. El flujo de la cascada favorece la mejora del efecto de oxigenación de las aguas residuales. La cantidad de bacterias dominantes, como las bacterias amonificantes y las nitrificantes. Las bacterias en el suelo en el sistema aumentan y la desintoxicación El efecto del nitrógeno es significativo y las tasas de eliminación de DQO, NH3-N, TN y TP son del 72%, 82%, 83% y 63% respectivamente. Ocupa un área excesivamente grande, tiene una mala reacción de desnitrificación y tiene altos costos de sustrato. El fósforo es menos efectivo. Yan Yi et al. utilizaron con éxito SSFCWS para tratar las aguas residuales domésticas rurales en la aldea de Pingxiliang, Urumqi. Los resultados mostraron que en áreas áridas con condiciones climáticas duras, cambios significativos en las diferencias de temperatura diurnas y nocturnas y grandes diferencias estacionales, los humedales artificiales aún pueden funcionar. operar normalmente y el sistema puede controlar eficazmente la DQO y la DBO. Las tasas de eliminación promedio de NH3-N y TP son 78,3%, 61,1%, 46,4% y 66,2% respectivamente. Los resultados experimentales obtenidos en el estudio pueden allanar el camino. la aplicación de humedales artificiales en zonas rurales del noroeste de China.

2. Diseño de un humedal construido con flujo subterráneo compuesto escalonado

2.1 Disposición estructural

Como se muestra en la figura, el conjunto es un flujo subterráneo compuesto de trapezoide invertido construido humedal. La capa exterior es una piscina de hormigón con una altura de 1600 cm. Todo el dispositivo está enterrado bajo tierra. Hay una capa anti-filtración en la piscina. La profundidad del entierro es de 3000 cm. es de 1800 cm y el ancho es de 1200 cm. La altura de la placa del depósito de entrada de agua es de 1400 cm, el espesor es de 100 cm, la partición del tanque de sedimentación de entrada tiene 1200 cm de alto y 100 cm de espesor, la partición central tiene 1200 cm de alto y 100 cm de espesor, la partición del tanque de salida. tiene 1200 cm de alto y 100 cm de espesor, y la pendiente hidráulica del humedal artificial de flujo subterráneo horizontal a la derecha es del 1,2 %. El lado izquierdo es un humedal construido con flujo subterráneo vertical de enlace ascendente, y el lado derecho es un humedal construido con flujo subterráneo horizontal. Las aguas residuales ingresan primero al tanque de sedimentación desde la tubería de entrada a la izquierda, luego se desbordan desde la partición del depósito de entrada hacia la entrada de agua. canal, y fluye desde debajo de la partición del tanque de sedimentación de entrada. Al ingresar al sustrato, fluye hacia arriba desde la parte superior de la partición central hacia el humedal artificial de flujo inferior horizontal en el lado derecho, y luego fluye desde el extremo inferior de la partición en la salida. piscina y se descarga a través del tubo de salida.

La matriz del humedal artificial de flujo inferior vertical aguas arriba, de abajo hacia arriba, es grava grande con un espesor de 200 cm (el tamaño de las partículas es de 1,2 a 3,6 cm), grava pequeña con un espesor de 400 cm (el tamaño de las partículas es de 0,7 a 1,8 cm) y ladrillos de desecho con un espesor de 400 cm (el tamaño del grano es de 0,7 a 1,8 cm, el diámetro es de 3 a 5 cm) y el espesor de la capa de suelo es de 200 cm. Flujo de fondo horizontal artificial

La matriz del humedal de abajo hacia arriba es de 400 cm de grava grande, 400 cm de grava pequeña, 400 cm de ceniza de carbón y 200 cm de capa de suelo. Elegir plantas de alto valor económico y estético como arroz silvestre o canna, con una densidad de plantación de 5-6 plantas/M 2

2.1 Ideas de diseño de dispositivos y resumen de ventajas

2.1 .1 Prevenir obstrucciones

Dado que los principales componentes de las aguas residuales domésticas rurales son N y P, además de una gran cantidad de materia orgánica, bacterias e incluso sedimentos, se diseña un tanque de sedimentación en la parte frontal para precipitar partículas grandes de materia insoluble en las aguas residuales, incluidos sedimentos, partículas macromoleculares y partículas insolubles de fósforo inactivo, etc., evitando así eficazmente que obstruyan la matriz.

2.1.2 Eliminación de nitrógeno amoniacal

El tanque de sedimentación es equivalente a una unidad de pretratamiento en todo el sistema. Está enterrado bajo tierra. La temperatura es relativamente constante y no se ve afectada fácilmente. por las fluctuaciones de temperatura del aire exterior Proporciona un buen lugar de cultivo para bacterias, bacterias nitrificantes y bacterias amonificantes. Debido a que algunas impurezas coloidales o partículas de impurezas que han absorbido nitrógeno amoniacal en el agua precipitan en el tanque de sedimentación y luego son oxidadas y eliminadas por bacterias nitrificantes, el volumen y la calidad del nitrógeno amoniacal en el efluente del tanque de sedimentación se reducen. Primero, las aguas residuales fluyen desde el depósito hacia la matriz, lo que aumenta el contenido de oxígeno disuelto en el agua, lo que favorece la reacción de nitrificación. Los microporos y la gran área de unión de los ladrillos de desecho proporcionan buenas condiciones de reproducción para las bacterias nitrificantes y desnitrificantes. Al mismo tiempo, la fuente de carbono es rica. Subir desde el fondo de la matriz del humedal puede asegurar el crecimiento y reproducción de bacterias nitrificantes en la parte inferior. Subir hasta la zona central proporciona fuentes de carbono y NO-3. Las bacterias desnitrificantes cuando llegan a la capa superficial, las raíces de las plantas proporcionan oxígeno. En general, el nivel de oxígeno disuelto en el agua aumenta, lo que favorece la reacción de nitrificación. el humedal artificial de flujo subterráneo horizontal, donde el contenido de bacterias desnitrificantes es suficiente, lo que favorece la reacción de desnitrificación.

2.1.3 Eliminación de fósforo

El fósforo existe en forma disuelta y particulada en las aguas residuales y se divide en fosfatos orgánicos, inorgánicos y poliméricos. Entre ellos, los fosfatos inorgánicos provienen principalmente de detergentes, etc., y los compuestos orgánicos de fósforo provienen principalmente de procesos biológicos, residuos de alimentos en aguas residuales domésticas y organismos activos o inactivos en aguas residuales (como bacterias de tanques de tratamiento). Cuando las aguas residuales ingresan al tanque de sedimentación, parte del fósforo particulado precipitará. La eliminación de parte del fósforo en el lecho del humedal de flujo vertical incluye los efectos bioquímicos de las plantas del humedal que absorben los microorganismos del humedal y la adsorción, complejación y precipitación de la matriz. Los estudios han demostrado que la absorción de las plantas y la actividad microbiana no contribuyen mucho a la eliminación de fósforo de las aguas residuales, y la adsorción y precipitación de la matriz representan entre el 70% y el 87% de la eliminación de fósforo. Los principales materiales del lecho del humedal artificial de flujo inferior horizontal son cenizas de carbón y grava

Al 3+, Ca 3+ y otros iones metálicos y piedras. El fosfato soluble en las aguas residuales reacciona fácilmente con Fe 3+, óxidos metálicos, hidróxidos y minerales arcillosos en la matriz mediante reacciones de adsorción y precipitación mediante el intercambio de ligandos, formando fosfato insoluble y fijándolo.

2.1.4 Otras ventajas y características

Este equipo está enterrado bajo tierra y se ve menos afectado por la temperatura y el clima. Al mismo tiempo, tiene un alto valor paisajístico y un bajo coste de sustrato. Es un desperdicio de ladrillos de construcción y cenizas, etc., y ocupa una superficie pequeña.

3. Conclusión y perspectivas

Este dispositivo mejora algunas deficiencias y deficiencias de algunas tecnologías anteriores de humedales construidos para el tratamiento de aguas residuales domésticas rurales. Mejora el método de distribución de agua, la disposición estructural y la matriz del humedal. Hay cambios en la selección de plantas, que pueden evitar la obstrucción del sustrato, resistir los efectos de la temperatura y el clima y eliminar eficazmente la materia orgánica, TN y TP. Sin embargo, este diseño todavía tiene muchas deficiencias. Aún se necesitan esfuerzos en la selección de sustratos. El dispositivo no se puede mover y tiene poca capacidad para hacer frente a los cambios.

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