黑水，糞便污水，其一是指含有糞便物質(zhì)的生活污水，其二定義是廁所污水，包括沖廁污水和糞便。校園黑水中含有生活污水中大多數有機營(yíng)養物質(zhì)。利用厭氧發(fā)酵技術(shù)雖能使大多數有機物得到有效的降解，同時(shí)獲得生物質(zhì)能，但出水水質(zhì)仍然難以達到直接排放的水平。如果大量未經(jīng)后續處理的沼液排向城市管網(wǎng)，雖沼液得到初步處理，但沼液中所含氮磷等營(yíng)養元素不僅造成浪費，更會(huì )污染水體環(huán)境。如將校園黑水沼液穩定處理后用于綠色校園綠化用水，這更加符合節水型海綿型校園建設理念。既可減輕對市政設施和污水處理廠(chǎng)的壓力，又可美化生活環(huán)境和節約用水，是一種可持續性發(fā)展的污水處理方法。

　　ABR反應器是由多個(gè)折板將反應器分為多個(gè)格室，生活污水在反應器內沿折板上下流動(dòng)，依次通過(guò)各個(gè)格室進(jìn)行厭氧生物處理，具有處理能力大、易于調控、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。ABR反應器內有微生物附著(zhù)的填料對生活污水中含有的大量懸浮物的過(guò)濾作用明顯，能有效防止污泥的流失，有利于活性污泥和有機物的積累，既能縮短啟動(dòng)時(shí)間，又可以保證反應器在較短水力停留時(shí)間及較大水力負荷條件下的穩定運行。此項工藝將污水厭氧消化之后提高了水體的可生化性，產(chǎn)生的沼氣也可回收利用實(shí)現節能減排的理念，為觀(guān)賞型水生人工濕地的后續處理提供了必要的前提條件。

　　針對校園生活污水分散式的特點(diǎn)，將ABR反應器與觀(guān)賞型水生人工濕地串聯(lián)組合工作，ABR反應器處理的沼液再經(jīng)過(guò)水生植物的吸收作用進(jìn)一步凈化水體，最終將處理完達標的水排放至室外排水管網(wǎng)中。力求將此工藝流程建立為一種簡(jiǎn)單方便、經(jīng)濟有效、管理容易的生活污水生物生態(tài)組合處理工藝。

　　1、實(shí)驗

　　1.1 實(shí)驗裝置

　　試驗在鹽城工學(xué)院希望大道校區內進(jìn)行，采用“厭氧消化反應―――觀(guān)賞型水生人工濕地”的組合工藝處理校園生活污水，實(shí)驗裝置如圖1所示。

　　厭氧單元結構：ABR反應器由PVC板制成，長(cháng)1.5m、寬0.2m、高1.0m，分成3個(gè)單元。最左側單元距頂部0.1m用橫流蠕動(dòng)泵進(jìn)水，最右側單元距頂部0.2m出水。每個(gè)單元分一個(gè)上向流室和一個(gè)下向流室，下向流格室寬度0.1m，上向流格室寬度0.4m，反應器格室掛有彈性填料。在每個(gè)單元設置取樣口，頂部設置排氣管與水封連接，格室沼氣產(chǎn)量采用實(shí)施氣體流量計計量，頂部用三通管連接排氣管接通。

　　觀(guān)賞型水生人工濕地結構：種植有綠蘿的水槽，長(cháng)2m、寬0.3m、高0.4m，進(jìn)口水深35cm，在池底上方2cm處開(kāi)口作為出水口。ABR反應器出水在經(jīng)過(guò)自由跌水之后進(jìn)入水槽。水槽水面上方用鋼絲網(wǎng)格鋪設，格寬15cm，每格格室內種植1~2株綠蘿。記錄實(shí)驗初期根莖平均長(cháng)度為4.5cm。

　　1.2 實(shí)驗水質(zhì)

　　試驗所用生活污水直接取自鹽城工學(xué)院22棟宿舍樓樓下污水井，進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

　　1.3 接種污泥

　　接種污泥取自鹽城城東污水廠(chǎng)二沉池回流污泥，該污泥沉降性能良好。

　　1.4 測定項目與方法

　　水質(zhì)分析方法采用《水和廢水監測分析方法》，其中COD：重鉻酸鉀法，污泥懸浮固體濃度(MLSS)采用重量法測定，TP質(zhì)量濃度：過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法(GB11894-89)，TN質(zhì)量濃度：過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法(GB11894-89)。試驗用藥品均為分析純。

　　2、結果與討論

　　2.1 實(shí)驗啟動(dòng)階段

　　2.1.1 改進(jìn)型ABR反應器啟動(dòng)

　　ABR反應器每個(gè)格室的接種污泥MLVSS為30.0g/L，反應初期為保證反應器內微生物的生長(cháng)，通入人工配水(COD濃度140mg/L)，靜置10d后啟動(dòng)運行。啟動(dòng)初期，水力停留時(shí)間較長(cháng)，為的是讓污泥能更好地接種在彈性填料表面。在前十天內，進(jìn)水的COD在140mg/L左右，其出水(取樣口3)COD在31mg/L左右，反應器3個(gè)格室的COD累計去除率達78%。在第十一天，通入要處理的校園生活污水(COD濃度450mg/L)，發(fā)現出水水質(zhì)稍有下降，可能是反應器內的微生物菌群仍未能夠完好的附著(zhù)生長(cháng)。隨著(zhù)時(shí)間的推進(jìn)，反應器中彈性填料富集培養的顆粒污泥的活性越來(lái)越強，校園生活污水在通過(guò)反應器后，大量難以降解的有機物均被有效去除。由圖2所示，校園污水中大部分COD能在A(yíng)BR反應器內被去除。

　　2.1.2 COD去除效果的影響因素

　　為了得到ABR反應器的最佳處理能力，考察水力停留時(shí)間(HRT)的改變對COD去除率的影響效果。結果表明：當HRT從24h增加到96h再到120h時(shí)，COD去除率有較為直觀(guān)地上升(見(jiàn)圖3)，HRT為24h時(shí)厭氧COD平均去除率為65.2%，48h時(shí)為70.4%，72h時(shí)為75.4%，96h時(shí)為79.6%，120h時(shí)為80.3%。根據實(shí)驗結果水力停留時(shí)間為96h時(shí)去除效果為80%左右，當停留時(shí)間減少，去除效果下降，當水力停留時(shí)間增加到120h時(shí)，處理效果沒(méi)有明顯變化。所以最佳水力停留時(shí)間確定為96h。

　　2.1.3 組合工藝啟動(dòng)階段

　　圖4顯示了ABR反應器―――觀(guān)賞型水生人工濕地組合工藝啟動(dòng)初期對校園生活污水中TP的去除效果。初期進(jìn)水為人工配水，水中TP含量在14~15mg/L左右，經(jīng)過(guò)ABR反應器出水的TP在8~9mg/L，去除率在32%~35%左右，通過(guò)水生濕地后，出水的TP下降至1.0mg/L以下，組合工藝對反應器廢水中TP的去除率在93%左右。達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準。由圖可以發(fā)現廢水中TP大部分是在經(jīng)過(guò)水生植物后被去除的。

　　在初秋季觀(guān)賞型水生人工濕地中綠蘿生長(cháng)茂盛，根系較之前有較為明顯增長(cháng)，大量的微生物在根系富集，為微生物降解提供便利。圖5為9月30日綠蘿根系電鏡照片。

　　圖6為ABR反應器―――觀(guān)賞型水生人工濕地組合工藝啟動(dòng)初期對校園生活污水中TN的去除效果。從圖6可以看出校園生活污水中TN在經(jīng)過(guò)ABR反應器后降低到12~15mg/L左右，去除率在80%左右，水生人工濕地出水中TN降至5.0mg/L以下，組合系統對TN去除率達到90%以上，達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。

　　2.2 組合工藝穩定運行階段

　　2.2.1 穩定運行階段COD去除效果

　　在啟動(dòng)穩定期(20~50d)時(shí)，出水COD能穩定在80~100mg/L之間，出水去除率在78%以上。在運行中段(33~37d)突然加大進(jìn)水流量對反應器沖擊，但出水水質(zhì)依舊較為穩定，可見(jiàn)反應器內微生物生長(cháng)基本穩定且能較好的去除水中雜質(zhì)。組合工藝出水COD濃度小于50mg/L，去除率在90%以上，達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。

　　2.2.2 穩定運行階段TN、TP去除效果

　　從啟動(dòng)階段實(shí)驗可知，在經(jīng)過(guò)了反應器處理后的污水，水中COD已經(jīng)有明顯的改善效果，但是部分氮磷的處理并未完全達到城鎮污水排放標準。為了進(jìn)一步的改善出水水質(zhì)以滿(mǎn)足該標準，可將反應器內的出水用導管與人工濕地串聯(lián)起來(lái)，再通過(guò)水生植物(本實(shí)驗采用的為綠蘿)的吸收以獲得理想的效果。水生植物處理方法的特點(diǎn)在于不需要額外在過(guò)濾裝置內填充石英、礫石等濾料，通過(guò)莖稈或根系發(fā)達的水生植物形成根系過(guò)濾層，將水中懸浮的顆粒雜質(zhì)過(guò)濾去除，并通過(guò)植物吸收及微生物呼吸作用將前段處理中難降解的N、P等物質(zhì)進(jìn)行后續處理，形成一個(gè)由水生植物、水生動(dòng)物、微生物構成的高效生態(tài)凈化系統。

　　實(shí)驗穩定運行期間，生活污水日處理量40L，在環(huán)境溫度為15~18℃條件下，考察人工濕地系統對N、P的去除效果(見(jiàn)表2)。有實(shí)驗數據可知，在進(jìn)入水栽處理前的污水在經(jīng)過(guò)反應器處理后有大部分N已被去除在80%左右，然而P的去除率較低不到30%。在經(jīng)過(guò)人工濕地單元后，后續出水的N含量在5.0mg/L左右，P含量在1mg/L左右。由此可見(jiàn)，該組合工藝對有機物降解有很好的效果，能在穩定運行的過(guò)程中保證較低COD的同時(shí)將水中難降解的P也一并去除，同時(shí)具備一定的抗沖擊負荷能力。

　　3、結論

　　ABR反應器投資少、運行維護方便，更貼近現代綠色環(huán)保，節能減排的發(fā)展理念，適用于校園、農村、城鎮化小區等生活污水的處理。本套系統經(jīng)過(guò)20天的常溫馴化后穩定運行，建議HRT為96h，厭氧系統污水COD去除率達到80%。

　　將ABR反應器與觀(guān)賞型水生人工濕地系統串聯(lián)，對污水進(jìn)行深度后續的處理，不僅能對水中COD進(jìn)一步去除，更能將污水中在厭氧階段難以去除的N、P等無(wú)機物有效的降解，組合工藝出水水質(zhì)滿(mǎn)足《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》中一級A標準。(來(lái)源：鹽城工學(xué)院土木學(xué)院，江蘇中森建筑設計有限公司)