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入湖河流是湖泊污染物输入的主要通道,基于严格截污控源条件下如何进一步净化低污染入湖河水,减少对湖泊的植物性营养盐的输送,是我国湖泊富营养化污染控制面临的主要问题之一。论文以自主开发的固体碳源C为模式碳源,以滇池流域城市型入湖河流新运粮河为研究对象,通过实验室模拟、现场中试试验以及示范工程研究,重点开展了以脱氮为核心的微曝气生物滤池与固相反硝化填充床组合工艺对滇池入湖河流的水质改善研究。研究成果为富营养化湖泊污染控制提供技术支撑。论文研究取得的主要结论如下: (1)实验室模拟BAF+SPD组合工艺研究表明,在25℃水温、低气水比2~3∶1条件下,进水TN、NH4+-N、NO-3-N平均浓度分别为15 mg/L、5 mg/L、10mg/L,组合工艺空床HRT分别为4、2、1.56h时,稳定运行阶段出水中TN、NO3--N、NH4+-N浓度分别小于2mg/L、1mg/L、0.5mg/L,平均去除率均大于90%,出水中存在一定的CODCr浓度,表明有释放的固相碳源未被充分利用。 (2)现场BAF+SPD组合工艺中试研究结果表明,在冬季低温期(水温13~17℃)、春季枯水期(19~22℃),水力负荷分别为0.70、0.90m3/(m2·h)条件下,新运粮河河水NH4+-N、TN平均浓度分别为6.5mg/L、15mg/L时,组合工艺出水中NH4+-N、NO-3-N、TN浓度基本分别小于1mg/L、1mg/L、2 mg/L。在夏季丰水期(水温21~25℃),水力负荷为1.20~1.80m3/(m2·h)时,进水NH4+-N、TN平均浓度分别为3.06mg/L、10.00mg/L时,出水NH4+-N、NO3--N浓度均能控制在0.5mg/L左右,TN浓度小于1.5mg/L。组合工艺出水CODCr稍有升高,依然存在固相碳源未被充分利用的现象。 (3)现场BAF+SPD组合工艺示范工程运行效果表明,该工艺处理新运粮河河水,其运行效果稳定,能明显强化脱氮除磷、有效改善滇池流域受污染入湖河流的水环境质量。在SPD表面水力负荷为1.1 m3/(m2·h)条件下,经历春季、夏季(3月至9月)的运行期,在新运粮河水NH4+-N、TN、TP、CODCr等浓度分别为8.3~14.5/12 mg/L、1.3~12.3/6.8mg/L、0.1~1.8/0.5 mg/L、18.3~44.5/33.8mg/L时,示范工程出水分别为0.70±0.52 mg/L、TN1.75±0.52 mg/L、0.20±0.11 mg/L、22.96±3.45 mg/L,平均去除率分别为89%、86%、51%、31.2%,主要水质指标接近地表水Ⅳ类标准。尤其是组合工艺对CODCr指标的净化效果表明,采用BAF单元出水分流(1/4水量)与SPD单元出水混流进入末端惰性载体填料滤床等措施,能充分利用剩余的释放碳源进行反硝化脱氮,有效克服了模拟试验、中试试验组合工艺运行过程中存在的过度释碳的弊端。 (4)利用T-RFLP解析了组合工艺的生物膜的微生物群落结构。解析结果表明,在HhaⅠ、HaeⅢ及MspⅠ内切酶条件下,生物多样性指数SPD单元总体高于BAF单元;组合工艺不同位点的特征片段有明显的区别;进水水力负荷对不同位点的微生物群落有一定影响。