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农业面源污染已成为湖泊外源性污染的主要途径,对湖泊富营养化的产生有重要影响。而农村生活污水作为农业面源污染的主要组成部分,由于其排放分散、收集凼难并受农村经济条件的制约,长期得不到有效的处理。国内外现行的农村生活污水处理工艺主要集中在厌氧发酵、人工湿地及地下渗滤等技术,虽具有一定的处理效果,但受脱氮除磷要求和环境因素的影响,在太湖流域农村地区的推广应用受到一定的限制。本研究根据太湖流域农村地区的地域和经济状况并针对生活污水的排放特征,以A/O工艺为基础、以生物滤池为主体,开发了地埋式一体化溅水充氧生物滤池装置。该装置采用一体化的结构并完全埋于地下,通过拔风管自然通风和溅水盘强化充氧效果;整个装置勿需曝气仅出水泵耗能,运行费用低廉;且装置完全覆土后,表面可恢复原有土地利用状况,适合在农村地区推广应用。
本文以太湖大浦港地区农村生活污水为处理对象,重点考察了地埋式一体化溅水充氧生物滤池工艺对污染物的去除效果及影响因素,并分析研究了溅水充氧生物滤池的工艺特性及动力学模型。主要研究结果如下:
溅水充氧生物滤池对污染物的去除效果受滤料性质、工艺负荷和充氧效果的影响。选用陶粒作为生物滤池的滤料时,其污染物去除效果优于珍珠岩/陶粒组合滤料及单一珍珠岩滤料,陶粒滤料区对工艺负荷的承受能力也优于珍珠岩/陶粒组合滤料区及单一珍珠岩滤料区。陶粒滤料区对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为52.8%、65.4%、21.4%和55.8%。且当陶粒滤料区COD容积负荷、NH4+-N容积负荷和水力负荷分别小于1.10kgCOD/(m3·d)、0.30kgNH4+-N/(m3·d)和8.00m3/(m2·d)时,出水水质可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)-级A标准。溅水盘的充氧效果受溅水盘间距、水力负荷及温度的影响。整个充氧效果主要在第一级溅水盘获得,当水力负荷5.33m3/(m2·d),溅水盘间距15cm时,溅水盘充氧效果最好。生物滤池内部DO浓度在冬夏两季稳定且充足(均大于5.0mg/L),生物滤池沿程DO都存在先降低后上升的趋势。
地埋式一体化溅水充氧生物滤池工艺对农村生活污水具有显著的净化效果。该工艺对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为75.3%、87.5%、67.9%和71.4%,出水均能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)-级A标准。地埋式一体化溅水充氧生物滤池工艺的污染物去除效果受温度和回流比的影响。通过减小缺氧区回流并增加生物滤池区回流可强化地埋式一体化生物滤池工艺冬季时的脱氮效果。结合脱氮效果及经济分析,本工艺缺氧区的优选回流比为3:1。地埋式一体化溅水充氧生物滤池工艺对间歇性自流进水的抗冲击负荷能力较强。
基于Eckenfelder模式建立的溅水充氧生物滤池底物降解动力学模型可用于模拟生物滤池的运行状况及确定滤料层高度,具有一定的工程应用价值。根据溅水充氧生物滤池的进水条件和处理要求,求得最佳滤料层高度为1.15m。
研究表明:拔风溅水充氧能够满足生物滤池区的氧气需求,地埋式一体化溅水充氧生物滤池工艺具有节能、高效和简易的特点,适用于农村生活污水的处理。