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本文根据农村污水的特点和治理要求提出"厌氧+跌水曝气接触氧化+生态塘+人工湿地"的生物生态相结合的整套处理工艺。通过一系列实验确定了最佳处理工况,分析了核心处理单元~跌水曝气接触氧化池内的生物分布规律及跌水方式的充氧效果,建立了跌水充氧时的氧平衡数学模型及接触氧化池的数学模型,同时还研究了生态塘及人工湿地除磷脱氮效果及整套工艺的去除效果。得出以下几点结论:
(1)确定接触氧化池最佳水力停留时间为2h,此时COD、NH<,4><+>-N平均去除率分别为59%、69%,TN、TP去除率为10%~20%。
(2)池内硝化菌、亚硝化菌数量均可达到10<11>cells/g,且沿五个池呈逐级上升趋势,水温22℃时二者数量要高出水温7℃时半个数量级。
(3)采用跌水方式充氧基本能够达到微生物生长所需的溶解氧。对跌水充氧建立了氧平衡数学模型,得到式C=Cs-(Cs-C<,0>)*exp(-K<,La>平方根2H/g),当跌水高度在0.5米时通过实验确定各池的K<,La>值分别为0.95、0.96、1.06、1.30、1.43。
(4)建立了接触氧化池模型,单池数学模型为S=S<,0>.e<-Kh>,多池串联时模型为S<,N>=S<,0>·eH>·e<-k<,2>H>…e<-K<,N>H>.
(5)在氧化塘内增设植物浮床,增加了氮、磷去除的途径,实验结果表明此时塘具有较好COD、NH<,4><+>-N、TN、TP去除效果,平均去除率分别为34%、75%、69%、66%。人工湿地对COD、NH<,4><+>-N、TN、TP亦具有较好的去除效果,平均去除率分别为41%、95%、94%、96%。
(6)组合工艺对COD、TN、TP有着很好的去除效果,平均去除率分别在95%、97%、95%以上,平均出水浓度分别为32.07mg/L、4.38 mg/L、0.17 mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)中的一级排放标准。
研究表明:由厌氧、跌水充氧接触氧化和生态塘、人工湿地技术组合的农村生活污水处理技术能够取得较好的去除效果,是一种高效低耗的生物与生态处理相结合的新工艺,适合用于农村地区生活污水的处理。