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生活污水的大量排放引起了严重的环境问题。虽然耗资巨大的中心处理厂可以在城市污水处理中发挥重要作用,但对于人口密度小、居住分散、集中式污水处理很难覆盖的广大农村地区及排水管网无法覆盖的城市小区,分散式污水处理显示出更大的优势。
地下渗滤技术因其优良的经济和环境效益成为许多发达国家的污水分散处理首选技术。而在传统地下渗滤系统基础上发展起来的高负荷地下渗滤污水处理系统,提高了系统的污染物负荷能力,不仅大大缩小了系统的占地面积,还大幅度降低了建设成本。
为了完善高负荷地下渗滤污水处理系统的建设和运行模式,建立了模拟试验系统。通过改变系统的水力负荷,对系统出水水质和内部氧化还原电位进行监测,以查明水力负荷对污水处理效果和系统氧化还原环境的影响。此外对不同层位的出水水质进行监测,结合氧化还原电位监测结果,对污染物在系统中不同结构层的分布规律和不同结构层的污染物去除机理及其影响因素进行了初步研究,得出以下主要结论:
(1)当系统的水力负荷从14cm/d提高到49cm/d时,系统对总有机质、NH4+-N的去除率仍能保持在80%以上,显示出该系统良好的抗负荷冲击能力。
(2)系统出水中总磷的浓度可达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准,但对总氮的去除效果并不理想。
(3)对系统上防堵层、下防堵层及精滤层的氧化还原电位监测结果显示,水力负荷的增加会使局部层位的氧化还原条件发生较大的变化,但系统整体处于好氧环境,厌氧时间短,这也正是系统对总氮无明显去除的原因。
(4)污染物在各结构层的分布也大不相同:被去除的总有机质中,80%以上在污水到达下防堵层时已得到去除,到达通风层时,约有97%已被去除。下防堵层出水和通风层出水的总氮浓度有小幅下降,但系统整体对总氮并无明显的去除效果。超过87%的氨氮在污水达到下防堵层时已被去除,而通风层出水的氨氮含量甚至略低于系统出水的氨氮浓度。出水总磷的浓度随着填料深度的加深而降低,但超过46%的总磷是被下防堵层之上的填料去除的,另外约有40%-50%的总磷在下防堵层和通风层之间被去除。通风层之下的填料对于污染物去除的贡献很小,只占系统总去除率的3%左右。
(5)微生物作用是系统去除总有机质和氮的主要机制,而磷的去除主要通过吸附和沉淀作用,因此适宜目标微生物生长环境的营造和系统内部填料的改善对于系统处理效率的提高具有重要意义。