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人工快速渗滤系统机理及其在农村生活污水处理中的应用研究

陈俊敏  
【摘要】: 农村生活污水已成为目前我国农村地区的主要污染源之一。为了探寻适合我国农村实际情况的生活污水处理工艺,本论文通过现场调查、室内试验研究和工程实例研究等方式,了解了农村生活污水的水质水量特征,论证了采用人工快速渗滤系统处理农村生活污水的可行性,分析讨论了人工快速渗滤系统有机物降解、脱氮、除磷的机理,提出了针对农村生活污水处理的人工快速渗滤系统的最优结构和运行参数,并结合工程实例分析人工快速渗滤系统的实际运行效果。 农村尘活污水的组分包括厨房污水、洗涤污水、牲畜养殖污水和其他污水,其中厨房污水和洗衣污水约占80-85%,其他约占15-20%;污水产生率为55-69%,最大时变化系数2.27-6.14:污染物浓度与城镇生活污水相比偏高,但是人均污染物产生量偏低; 农村生活污水处理工艺必须具有工艺灵活、投资省、能耗小、运行费用低、维护管理方便等特点,人工快速渗滤系统满足上述要求,适于农村生活污水的处理。 人工试验土柱对COD的去除率达85%以上,主要由于发生在0-900mm好氧段的生物降解作用;改进型人工试验土柱对COD的去除率达90%以上,主要由于发生在0-1800mm好氧段和兼氧段的生物降解作用,总去除率较改进前提高了约10%。 人工试验土柱对氨氮的去除率达85%以上,主要由于发生在0-900mm好氧段和900-1200mm兼氧段的硝化作用;人工试验土柱900mm处,硝态氮达到最大值,14.08-15.06mg/l:人工试验土柱中兼氧段和厌氧段(1200-1500mm),由于停留时间较短(0.4d)、C/N比较小、不属于完全的饱水区,溶解氧浓度很难达到反硝化反应的要求,反硝化反应进行不彻底,硝念氮转化为气态氮的较少,在兼氧段和厌氧段硝态氮浓度下降仅占最大值的10%左右,因此人工试验土柱出水氨氮去除率很高可达85%以上,而总氮去除率仅有28.35-29.78%。 改进型人工试验土柱,是在原人工试验土柱的基础增加了溢流池,采取分段进水的方式。不同进水方式对比试验结果表明,进水口组合0mm:900mm优于0mm:700mm,进水比例2:1优于1:1。在改进型人工试验土柱1800mm处所有氨氮、总氮的去除率达到最大值,氨氮的去除率为97.97-98.77%,总氮的去除率为58.55-61.92%;改进型人工试验土柱1800-2200mm段,由于缺乏碳源,厌氧段末端发生了同化反硝化和氨化作用,导致氨氮和总氮的浓度不降反升,上升的幅度约为5-8%。 在水力负荷1.0m/d条件下,以《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标为设计出水水质指标,最优的人工快速渗滤系统参数如下:分段进水,进水口组合0mm:900mm,进水比例2:1:最优落干期好氧带长度为700mm:最优的落干期兼氧段的长度为700mm:最优落干期厌氧段长度为400mm:最优饱水区长度为1100mm;最优出水方式为溢流出水,出水口高度为自人工土柱底部往上1100mm处。 人工试验土柱和改进型人工试验土柱对于总磷的去处效率都在40-52%,出水总磷浓度都在2.0mg/l以上;吸附试验结果均表明海绵铁在试验采用的五种特殊介质中对于磷的吸附效果最好;不同渗滤介质除磷效果的对比试验结果表明,由于海绵铁的加入,试验柱对于总磷的去除率提高了约60%。 成都军区某部生活污水处理工程和风凰河二沟污水处理工程对于COD、SS、氨氮的去除效果很好,能够满足相应设计标准的要求,但是总氮、总磷的去除效果都较差:两者相比,前者在处理效果、占地面积、投资成本、运行成本等方面具有明显的优势,说明合理选择水力负荷,单独的人工快速渗滤系统工艺较“CRI+人工湿地”组合工艺有明显的优势。


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