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面源污染已成为太湖外源性污染的重要途径,对湖泊富营养化的产生有重要影响。农村生活污水作为农业面源污染的重要组成部分,由于其排放分散、收集困难并受农村技术、经济条件的制约,长期得不到有效处理。国内外在城市污水处理方面已有成熟经验并形成了诸多成熟工艺,但通常工艺复杂,投资、运行费用高且需配备专业管理人员,在广大农村地区很难实现。开发一种同时满足太湖流域脱氮除磷要求,投资和运行费用低且运行维护简便的工艺就尤为迫切。
本研究根据太湖流域农村污染现状,结合丘陵山区的地形特征,开发了梯式生态滤池工艺。该工艺充分利用了污水排放点的势能,阶梯式布置生态滤池,运行过程中不需要消耗动力;采用溅水充氧和自然通风充氧相结合的形式,提高了充氧效果,省却了曝气所需的动力消耗;好氧滤池与缺氧滤池交替串联,提高了脱氮效果,省却了回流,工艺流程简单。
本文重点考察了梯式生态滤池工艺对污染物的去除效果及影响因素,并对其反硝化功能进行强化,对其硝化功能进行优化。主要研究结果如下:
1、梯式生态滤池对污染物的去除效果受滤料性质和工艺负荷的影响。选用煤渣作为滤料时,污染物去除效果优于珍珠岩滤料。水力负荷1.5m3·m-2·d-1时,煤渣梯式生态滤池工艺对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为93.4%、97.8%、64.3%、97.7%,出水平均浓度分别为21.57 mg·L-1、0.76 mg·L-1、16.02mg·L-1、0.11 mg·L-1,COD、NH4+-N、TP出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,TN达一级B标准。
2、通过分流厌氧池出水至第三级缺氧滤池,补充碳源的同时降低了溶解氧浓度,强化了滤池的反硝化效果。分流比从1/6提高到1/1,TN平均去除率由54.3%上升为68.1%,出水TN平均浓度由15.01 mg·L-1下降为10.98 mg·L-1。由于分流比2/3时,第四级好氧滤池表面出现积水,且分流比1/2时出水TN浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准(15 mg·L-1),确定最佳分流比为1/2。
3、实际过程中,由于厌氧池起到很好的水质水量调节作用,减缓了瞬时冲击负荷对梯式生态滤池的影响。通过阀门控制进入第三级缺氧滤池水力负荷为进入第一级好氧滤池负荷的1/2,工艺对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为:87.2%、95.4%、73.8%和97.4%,出水平均浓度分别为:33.41 mg·L-1、1.47 mg·L-1、10.11 mg·L-1和0.12 mg·L-1,均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
4、保持第一、二级好氧滤池滤料填充总高度为90cm,调整第一级好氧滤池滤料高度由45cm到30cm,调整第二级好样滤池滤料高度由45cm到60cm,调整后两级好氧滤池的总硝化潜力增加了12.7%,NH4+-N平均去除率由77.1%上升为86.3%,出水NH4+-N平均浓度由6.36mg·L-1下降为3.85mg·L-1。
研究表明:梯式生态滤池工艺取得了稳定的污染物去除效果,适合于在丘陵山区或存在一定地势落差的农村地区推广应用。