污水土地处理技术研究的最新进展

本文以地下渗滤系统、慢速渗滤系统为例,介绍了污水土地处理技术研究的最新进展,指出加速污水土地处理技术产业化的进程必将大大促进我国的环境保护与生态建设工作,并带来巨大的环境、经济与社会效益。     

地下渗滤系统在污染处理中的应用研究进展

地下渗滤系统是一种基于自然生态原理的污水净化技术，在我胃着良好的可行性和发展前景，本文总结介绍了地下渗滤系统的类型，概括分析了地下渗滤系统中的关键性问题－土壤的选择与配制，水力负荷的选取，氮磷去除问题和土壤堵塞问题。     

人工快速渗滤系统对污染物的去除机制

人工快速渗滤系统(CRI)是在传统的污水快速渗滤处理系统(RI)的基础上发展起来的一种新型的污水土地处理技术.通过对CRI的模拟,揭示了非生物机制与生物机制对有机物、营养元素的降解机制.结果表明,CRI对污水中污染物的去除是在非生物机制与生物机制协同作用下完成的.对污水中的有机物和氮的降解以生物机制为主、非生物机制为辅;对磷的降解则以非生物机制为主、生物机制为辅.生物机制对有机物、氮的去除占70%以上,非生物机制对磷的去除占61.9%.系统中氮转化以硝化效果为主,反硝化效果较弱.     

垂直流人工湿地系统对污水磷的净化效果

用煤灰渣人工土壤和风车草组成的垂直流人工湿地系统对化粪池出水中总磷和无机磷的去除率分别达到75％－92％和73％－92％，其处理出水中总磷和无机磷浓度大部分低于1mg/L，达到了城市污水二级生化处理的二级排放标准。垂直流煤灰渣人工湿地系统对磷的去除作用主要有：物理作用、化学吸附与沉淀作用和微生物同化作用以及植物摄取等作用，其对化粪池出水中总磷的去除率分别为22．8％、50％－65％和1％－3％。     

水平渗滤系统的污染物去除效果及动力学分析

基于人工快渗(CRIS)和水平潜流人工湿地(HSSFCWs)构建了水平流人工渗滤系统(HFCIS),研究了该系统对耗氧有机物(以COD计)、氨氮(NH₄⁺-N)的沿程去除情况和污染物在系统内的垂向分布情况,并进行了动力学分析。结果表明,在水力负荷为0.083 m·d⁻¹、进水耗氧有机物(以COD计)浓度为220~630 mg·L⁻¹、NH₄⁺-N质量浓度为13~47 mg·L⁻¹时,COD、NH₄⁺-N的去除率分别为88.6%和91.9%以上。在水力负荷为0.25 m·d⁻¹的条件下,进水耗氧有机物(以COD计)和NH₄⁺-N质量浓度分别为613~690 mg·L⁻¹和36~48 mg·L⁻¹时,总去除率分别为95.5%和78.2%以上。水平方向沿程污染物质量浓度呈现逐渐衰减的趋势,污染物降解符合一阶动力学模型,去除速率常数在CRIS和HSSFCWs的速率常数范围内并处于较高水平。该HFCI系统填料简单,复氧效果好,污染物去除性能优异,提高了土地利用率,建造位置选择较为灵活,在分散式污水处理中有独特的优势。     

2种改良土壤渗滤系统对降雨径流中氮的去除

为研究改良土壤渗滤系统对降雨径流中不同形态氮(NH4+-N,NO3--N,NO2--N,TN)的去除效果及径流中氮负荷对氮去除率的影响,实验分别以聚氨酯泡沫和人工草皮为改良材料,以降雨径流中的氮为处理对象进行室内模拟研究。结果表明,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统及草皮土壤渗滤系统对TN,NH4+-N均具有较好的净化效果,并表现出良好的耐冲击负荷能力。TN平均去除率分别为72.65%和71.07%,NH4+-N平均去除率分别为98.10%和99.09%。2种渗滤系统对NO3--N去除效果均较差,表现为-420.07%和-171.66%的负去除率。聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对NO2--N的平均去除率为87.29%,高于草皮土壤渗滤系统53.77%的平均去除率。总体上,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对径流中氮的去除效果优于草皮土壤渗滤系统,具有较好的应用前景。     

人工湿地的净化机理及对氮磷的去除效果

人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统,它利用生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化,土壤、植物、微生物是其基本构成,因此,从这三个方面介绍了人工湿地的净化机理,综述了人工湿地在N、P去除方面的研究成果和存在问题.     

人工快速渗滤系统除磷效率研究

为了探寻人工快速渗滤(CRI)系统除磷效率和机制,并优化CRI系统除磷效率和促成CRI系统进一步推广应用,以铁粉和传统CRI常用基质——天然砂为研究对象,在室内相同运行条件下,构筑人工试验土柱(以下简称模型柱)模拟CRI系统,通过监测普通模型柱和加强除磷模型柱中出水TP,分析CRI系统的除磷机制和效率。结果表明:采用天然砂作为滤料主要组分的CRI系统的除磷效率较差,出水TP不能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准(1mg/L),在CRI系统中添加适量铁粉构建的CRI系统对TP的去除率有较大的提高,平均去除率为84.2%,比普通CRI系统高出39.5百分点;CRI系统在滤料层初始段TP去除率最高,随着系统深度的增加,CRI系统对TP的总去除率逐渐升高,但去除速率随着系统深度的增加而降低。     

3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果研究

研究了风车草(Cyperus alternifolius)、菖蒲(Acorus calamus)和富贵竹(Dracaena sanderiana)3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果,试验共持续35 d。结果表明,在水温24～30℃条件下,风车草和菖蒲生长良好,生物量大,而富贵竹生长较差,生物量增加少;3种植物对NH_4~+-N的去除率分别为76.8%、85.5%和53.6%,对TN的去除率分别为69.1%、66.2%和54.4%,对TP的去除率分别为76.9%、84.6%和61.5%,对PO_4~(3-)-的去除率分别为91.7%、91.7%和75%,对真实色度有明显的去除效果;3种植物对氮磷和真实色度去除效果与对照之间均达到显著差异(P0.05),自然沉淀是浊度去除的主要原因,植物吸收同化作用是NH_4~+-N去除的主要途径,植物吸收是溶解性磷去除的主要途径。试验表明,风车草和菖蒲对富营养化水体中氮磷和真实色度有较好的去除效果,可作为富营养化水体治理的优良物种而推广使用。     

土壤毛管渗滤系统在浙江湖州某区新农村示范工程中的应用

针对浙江湖州某区生活污水的特点，分析了国内外生活污水处理的各种常规工艺，以采用先进的土壤毛管渗滤处理技术为主，结合能耗很低的微动力生化预处理和人工生态塘处理技术，取得了良好的处理效果。并详细介绍了土壤毛管渗滤处理系统的组成、各个处理单元的设计参数，分析总结了设计工艺的特点。     

球形填料对复合垂直流土地渗滤系统去污效果的生物强化

通过对复合垂直流渗滤系统中增加球型填料,利用生物强化提高系统对城市生活污水污染物去除能力的研究,优化了复合垂直流渗滤系统.并且通过研究,探索了系统非生物作用与生物作用对氮的降解机制.结果表明,通过生物强化系统生活污水中COD的去除率由原来的74.7%提高到85.3%;对NH3-N的去除率由原来的28.7%提高到52.9%;对TN的去除率从31.0%提高到41.7%;系统对TP的去除率由30.9%提高到49.3%.球形填料通过提高系统的硝化活性,增加对氨氮的降解转化效率,同时生物量的大小,也是影响氨氮的降解转化效率的重要因素.系统对污水中氮的降解是以生物作用为主,氮转化以硝化效果较强,反硝化效果比较弱.     

城市污水ASRI系统净化机理

人工土层快速渗滤系统(ASRI)是处理城市污水的有效方法。通过室内土柱模拟试验对人工土层快滤系统处理城市污水能力进行了研究。结果表明，系统具有较高的水力负荷和较好的去除效果，其对BOD5、COD、SS、NH4^ -N和TP的平均去除率分别为74．5％、61．9％、76．48％、80．87％和70．79％。在此基础上对ASRI系统净化机理进行了研究。     

不同水生植物去除水体氮磷的效果

为研究水生植物对污染河流的脱氮除磷效果,实验采用人工配置污水,对大薸、凤眼莲、慈菇、菖蒲、香蒲和水葱这6种水生植物去除氮磷的效果进行了实验研究。结果表明,所选植物都能较好地吸收水中的营养物质,对氨氮(NH4-N)和硝态氮(NO3-N)的去除率分别为93.71%～97.32%和76.69%～92.47%,对总磷(TP)的去除率为76.69%～92.47%,其中菖蒲对NH4-N的去除效果最好,慈菇对NO3-N的去除率最高,香蒲对TP的去除率最高。6种水生植物的氮、磷吸收贡献率分别占水质氮、磷去除率的11.71%～54.57%和17.61%～64.56%。不同种类水生植物对不同污染物的去除能力存在较大差异,因此,在实际应用时可针对污染物的种类来选择水生植物,也可考虑对水生植物之间进行搭配组合用以修复污染水体。     

人工快速渗滤系统中人工快渗池对污染物的去除效果研究

为了阐明人工快速渗滤系统中人工快渗池对污染物的去除效果,对深圳市某污水处理厂的人工快渗池进、出水各项水质指标进行了全面研究。结果表明,该人工快渗池进水水质波动不大,出水水质稳定且良好,对COD和BOD5均有良好的去除效果;NH3-N去除率在97%以上,硝化作用很强,NH3-N在硝化菌的作用下几乎全部被氧化成硝态氮;SS去除率在90%以上,TP去除率在40%～70%。研究结果有助于系统地了解人工快渗池在整个人工快速渗滤系统中所发挥的作用,为提高人工快速渗滤系统的除污能力提供了理论依据。     

集水花坛对农村区域初期地表径流的净化效果

针对农村集中居住区地表硬化,高氮磷浓度的初期地表径流直排进而污染附近河道的问题,设计了“集水花坛-拦截沟”组合工艺,研究了4个不同水力停留时间(HRT)下处理初期地表径流的净化效果。结果表明：“集水花坛-拦截沟”组合工艺利用植物吸收、微生物降解及基质层吸附拦截的综合作用,有效降低了农村初期地表径流中的污染物浓度;在4种HRT条件下,该组合工艺均可快速去除径流水体中的悬浮物SS,去除率达96%以上;当HRT为3 d时,该组合工艺能够显著降低径流水体中的TN、TP及COD值,去除率分别达到90%、90%和75%以上,且出水TN和COD达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类水标准,TP浓度达到V类水标准。以上结果可为农村初期地表径流的处理提供技术参考和数据支撑。     

水力负荷对污水地下渗滤系统处理效果的影响

采用人工模拟的方法,研究了0.04、0.06、0.10、0.14和0.18 m3/(m2·d)5个水力负荷下污水地下渗滤系统对生活污水处理效果的影响。实验期间,SS、BOD5、COD、TN、NH4+-N和TP的进水浓度分别处于69.74~79.62、40.75~64.81、211.56~250.72、48.94~87.36、31.25~59.04和2.88~4.05 mg/L之间,出水平均浓度分别为13.63、9.66、31.53、21.08、1.90和0.10 mg/L。结果表明,地下渗滤系统对生活污水具有良好的处理效果,除TN外,其余各项指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB/18918-2002)一级处理要求;当水力负荷为0.14和0.18 m3/(m2·d)时,BOD5 与TN去除率降低,出水浓度升高,受水力负荷影响明显;水力负荷对SS与COD影响作用微弱,去除率降幅较小;NH4+-N与TP则基本不受水力负荷变化影响。综合考虑渗滤系统的出水水质与日处理能力,推荐适宜水力负荷为0.10~0.14 m3/(m2·d)。     

盐度对人工渗滤系统中煤渣和陶粒除磷过程的影响

以煤渣和陶粒作为填料,通过静态吸附实验对二者的磷吸附动力学和等温吸附过程进行模型拟合,并考察了不同盐度对人工渗滤系统吸附除磷的影响。静态吸附实验结果表明,零盐度下,Elovich模型和双常数模型可较好拟合煤渣吸附除磷过程,而陶粒更符合一级动力学模型,二者吸附机理取决于填料的理化性质;不同盐度下,二者等温吸附过程 Langmuir 方程的拟合效果要好于Freundlich方程;盐度增大总体呈现对磷吸附的抑制作用,但由于盐度增加导致溶液中阴离子与磷酸根离子激烈竞争填料表面吸附位点,二者的吸附量均在1%和1.5% 盐度之间出现反复。人工渗滤系统连续实验结果表明,系统整体受盐度影响趋势与静态吸附实验结果基本一致。     

人工湿地污水处理系统中的植物氮磷吸收富集能力研究

比较研究了人工湿地污水处理系统中7种植物对氮、磷的吸收能力.研究表明,所选7种湿地植物,稳定生长4个月后,平均总生物量在1 215～3 500 g/m2,植物氮、磷平均质量浓度分别为13.76～23.11、1.44～3.80 mg/g.香蒲具有最高氮积累量达48.18 g/m2,梭鱼草具有最高磷积累量为7.23 g/m2,姜草对氮、磷的积累量最低分别为21.40、1.68 g/m2.植物地上部氮、磷积累量与地下部的氮、磷积累量差异较大,除姜草外,植物地上部、地下部的氮、磷积累量比均大于3,黄花美人蕉地上部、地下部的氮、磷积累量比分别达11.75、12.10.通过植物收割去除氮、磷量约占湿地总去除量的2%～6%.     

寒地稗草对污水的净化效果研究

为探究寒地稗草对污水的净化效果,考察8种寒地稗草在不同浓度污水中的萌发和生长状况,并以长势较好浓度为依据进行水培试验,定期测定水体中TN、TP和氨氮.结果表明:(1)与对照相比,较低氮磷浓度促进稗草的萌发和生长,但对稗草根长影响不明显.(2)在T N、T P、氨氮分别为53.06、2.20、22.30 m g/L的水样...     

包埋水华鱼腥藻和活性炭对污水中氮磷的净化

采用聚乙烯醇-海藻酸钠（PVA—SA）凝胶包埋水华鱼腥藻与活性炭混合物,对比水华鱼腥藻在包埋、吸附以及悬浮状态下对高浓度模拟废水中氨氮的去除效果,实验结果表明,水华鱼腥藻在包埋状态下对氨氮有更好的去除效果。通过正交实验研究SA、粉末活性炭（PAC）、水华鱼腥藻之间不同质量比的包埋混合物对去除污水中NH4＋-N、TP以及处理后废水中微囊藻毒素（MC）残留量的影响,结果表明,当PVA量为8％时,SA、PAC和藻含量分别在0．5％、0．5％和0．2％为NH4＋-N、TP的最佳去除组合,同时处理后污水中MC的含量也低于联合国标准1Iμg／L,避免了二次污染的同时为产毒素藻类的利用创造了条件。