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面源污染是造成滇池富营养化的主要原因,村镇生活污水是面源污染的重要组成部分。由于地下渗滤系统具有基建及运行管理费用低、管理简便、氮磷去除能力强等优点,故本研究将其选为村镇生活污水处理的可选择技术,就地下渗滤工艺中存在的填充介质、渗滤沟型、氮磷去除和土壤堵塞等关键问题开展了研究。主要结果如下:
提出了浅层强化布水地下渗滤系统,就植物生长、土壤水分空间分布、污染物去除等问题,对其性能进行了全面的评价。结果表明,浅层强化布水地下渗滤系统具有植物生长好、布水均匀、污染物去除效果好等优点,是一种成功的地下渗滤系统池型。
以中国北方地区较有代表性的壤土为填充介质,研究了壤性填充介质地下渗滤系统的污染物去除特性。壤性填充介质系统对污水中COD、氨氮和总磷的去除率均在90%左右,但总氮去除效果较差,去除率只有约57%。通过提高出水水位对总氮去除效果进行了强化。提高出水水位以后,系统内土壤的氧化还原电位大为降低,土壤还原环境得到加强,反硝化反应得以顺利进行,总氮去除率提高到80%以上。
以中国南方地区较有代表性的粘性红壤土为填充介质,研究了粘性填充介质地下渗滤系统的污染物去除特性。粘性填充介质系统对污水中COD和总磷的去除率均在85%以上,但氨氮和总氮的去除率分别只有75%和77%。采用干湿投配的措施对总氮去除效果进行了强化。采用干湿投配操作以后,土壤氧化还原电位大为提高,土壤氧化环境得到加强,硝化反应得以顺利进行,氨氮和总氮的去除率分别提高到约95%和90%。
研究了地下渗滤系统中的氮磷去除途径。土壤固定是地下渗滤系统去除污水中总磷的主要途径,硝化反硝化作用是地下渗滤系统去除污水中总氮的主要途径。
研究了地下渗滤系统中的土壤堵塞过程和土壤生物性堵塞机理。土壤的堵塞过程可以分为三个阶段。土壤堵塞作用主要在表层6cm厚度的堵塞层内发生,土壤渗透系数和堵塞层内有机质含量存在负相关关系。对于某一水质的污水,地下渗滤系统存在最大水力负荷,设计污水投配负荷不能超过最大水力负荷,否则将出现土壤堵塞问题。
在滇池流域建设了两座村镇生活污水地下渗滤处理示范工程,cOD、总氮、总磷的去除率分别可以达到80%、85%和90%。