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从农村生活污水处理的发展趋势来看,单独采用生态技术处理农村生活污水,其脱氮除磷性能不稳定,使得出水难以保证较高的水质要求,难以在经济发达而土地紧张的苏南地区推广。相反,如果单独采取活性污泥或生物膜法等生物处理技术的方法处理农村生活污水,则大幅度提高了污水处理的建设与运行成本,难以实现农村污水处理的低建设成本与低运行、低维护费用的可持续要求本研究采用脉冲双层生物滤池与人工湿地组合工艺这种“生物+生态”组合处理技术,充分发挥组合工艺的处理优势,并考察组合工艺的污染物去除特性及作用机理。通过工程应用及实际运行试验,得出以下结论：
⑴当CODCr容积负荷≤0.4 kgCODCr/m3·d,水力负荷≤3.5m3/m2·d时,脉冲双层生物滤池对CODCr与NH4+-N的去除效果较理想,CODCr去除率稳定在80.0％以上,NH4+-N去除率稳定在90.0％以上。
⑵总回流比(滤池出水回流量/脱氮池进水水量)及分段回流比(回流到脱氮池出水端的水量/回流到脱氮池进水端的水量)均对污染物的去除有明显影响。当总回流比为3:1,分段回流比为3:1时,生物滤池能取得较好的CODCr、NH4+-N及TN去除效果,此时CODCr去除率为80.8％,NH4+-N去除率为92.4％,TN去除率为77.6％。
⑶通过将滤池滤料分层,滤池上部总细菌的数量有明显上升,而下部的硝酸细菌与亚硝酸菌数量则得到了明显的提高,使得滤池上部的异养菌对CODCr表现出更强的去除效果,下部的硝化菌则对表现出NH4+-N更强的去除效果。无论是冬季或夏季,双层滤料滤池对CODCr、NH4+-N及TN的去除率均高于单层滤料滤池。进入冬季后双层滤池的对CODCr、NH4+-N及TN去除效果则明显优于单层滤料滤池,对CODCr的去除率从65.5％增加到78.6％,对NH4+-N的去除率从86.1％增加到92.1％,对TN的去除率从65.5％增加到72.7％。
⑷人工湿地对CODCr、NH4+-N、TN及TP均有较明显的去除效果,对CODCr的平均去除率为56.1％.对NH4+-N的平均去除率为57.5％,对TN的平均去除率为45.3％,对TP的平均去除率为64.0％。并且,在进水水质波动较大的情况下,仍然能保持出水污染物浓度稳定在较低水平。人工湿地微生物量受到温度变化的显著影响,温度从32℃逐渐下降至6℃时,平均微生物量也从最高时的6.72μgP/g煤渣降至1.52μgP/g煤渣。在空间分布上,距湿地进水2.5m与7.5m的前端两个取样点1＃与2＃的微生物量显著高于距湿地进水12.5m与17.5m的后端两个取样点3＃与4＃；在深度方向上,前端两个取样点0.2m深度的微生物量要显著高于0.5m深度处；而后端,微生物量随深度变化则无明显差异变化。
⑸考察了组合工艺对CODCr、NH4+-N、TN及TP的去除效果。试验研究表明:组合工艺对CODCr的平均去除率为85.6％,对NH4+-N的平均去除率为96.2％,对TN的平均去除率为68.5％,对TP的平均去除率为89.8％,CODCr、NH4+-N、TN及TP的平均出水浓度仅为26.6mg/L、1.7 mg/L、13.1 mg/L和0.4mg/L,出水水质达到了城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准。在冬季低温运行时,通过优化工艺的运行工况,将总回流比设置为5:1,分段回流比设置为3:1,,组合工艺的CODCr、NH4+-N、TN及TP的平均出水浓度为31.0mg/L、3.8mg/L、18.5mg/L,和0.5mg/L,工艺出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准。组合工艺中对CODCr、NH4+-N、TN及TP的去除效果大部分是由脱氮池-生物滤池单元贡献的,其对CODCr、NH4+-N、TN及TP的去除贡献率分别为82.2％、95.0％、71.1％和79.7％。