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新运粮河经昆明市主城区流入滇池,是所有注入滇池的主要河流中,对滇池输入水量最大、污染物量最多的河流。目前新运粮河水的水质已经远远劣于V类,为了削减入湖污染负荷及改善河流水环境,作为污染物输入主要途径的新运粮河的治理是滇池污染防治的重点。因此,本试验通过生态塘1-水平潜流人工湿地-生态塘2无能耗复合生态系统对新运粮河水中各种污染物的去除效果研究,从而指导河水生态处理系统扩大应用示范项目实施方案的制定以及相应配套工程的建设,同时进一步为滇池流域重污染河流治理探究出一套有效、实用的污水处理方案。
本试验通过设定3个不同的水力停留时间(hydraulic retention time,简称HRT):3天、2天、1天,进而研究与分析复合系统以及各单级系统在不同HRT条件下对新运粮河水中污染物的去除机理及去除效果,获得了以下研究结果:
(1)在不同HRT条件下,通过比较各单级系统对河水中污染物的去除效果可以知道:生态塘1具有良好的抗负荷变化能力,在HRT=1d高负荷条件下都具有很好的处理效果,特别是对COD和TN的处理效果最为明显,其HRT=1d条件下的处理效果都要优于HRT=3d和2d;人工湿地和生态塘2的抗负荷变化能力较差,去除率总体上随着HRT的缩短而降低。
(2)在相同HRT条件下,通过比较各单级系统对河水中污染物的去除效果可以知道:人工湿地对河水中COD、BODs和TP的去除起到了重要作用,处理效果总体上要优于生态塘;生态塘则主要对河水中TN和NH3-N的去除起重要作用,处理效果总体上要优于人工湿地。
(3)在HRT为3d、2d和1d的条件下,复合系统对COD去除率分别为63.27%、53.44%、40.48%,处理出水浓度分别为42.98mg/L、45.88mg/L、45.91mg/L;复合系统对BOD5去除率分别为66.84%、50.36%、47.70%,处理出水浓度分别为24.49mg/L、24.11mg/L、22.69mg/L;复合系统对TP去除率分别为82.20%、57.32%、34.45%,处理出水浓度分别为0.31mg/L、0.78mg/L、0.86mg/L;复合系统对TN去除率分别为39.39%、25.26%、19.62%,处理出水浓度分别为15.75mg/L、16.20mg/L、17.59mg/L;对NH3-N去除率分别为51.98%、29.14%、21.18%.处理出水浓度分别为12.13mg/L、14.36mg/L、13.65mg/L。
结果表明,复合系统对河水污染物的处理效果与HRT有密切关系,总体上呈现出去除率随着HRT的缩短而降低。复合系统对污染物的处理出水浓度表明,复合系统于不同HRT条件下对COD的处理出水均达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准(GB18918-2002);对TP、TN的处理出水均达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级标准;对BOD5、NH3-N的处理出水均达到城镇污水处理厂污染物排放标准二级标准。
(4)水生植物在生态塘系统对TN和TP的处理过程中,起到了重要的作用,生态塘1和生态塘2中水生植物对TN的去除量占系统总去除量的比例分别达到了4.98%和8.88%,对TP的去除量占系统总去除量的比例分别达到了2.70%和7.40%。
(5)生态塘1在高负荷条件下能保持良好的处理效果,具有很强的抗负荷抗冲击能力,起到了蓄洪池、沉淀池等综合作用,是作为污水复合处理系统第一级处理系统的理想选择;生态塘2的处理效果表现稳定,保证了最终出水的水质,起到了生态塘和景观池的双重功效,具有良好的处理效果和景观效益;人工湿地对有机物和磷具有良好的处理效果,但是对河水中氮的处理效果不理想,同时抗负荷变化能力较弱。扩大示范工程应用时,应考虑加大人工湿地在复合系统中的规模比例,增强人工湿地的抗负荷变化能力和提高对氮的处理效果从而提高复合系统对河水中氮的处理效率。
(6)结合研究结果,综合考虑节省用地,节省基建成本,增加生态塘和人工湿地的利用率等因素,后期的扩大示范工程项目宜选择HRT为1d作为最佳运行参数,以保证在处理出水符合排放标准的前提下,最大限度的提高系统对污水的处理效率。