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近年来,村庄生活污水作为农村面源污染的重要组成部分,对受纳水体的河流、湖库等造成严重的污染,已受到社会的普遍关注。由于缺乏足够的资金,致使农村地区无力建设生活污水的排水管网系统及集中的处理设施,再加上居住较为分散,生活污水难于收集集中处理,大部分村庄的生活污水未经任何处理,直接排放。
滇池流域农村面源污染伴随着不合理的生产和生活方式,已经成为滇池污染的第二大因素,因而将村庄生活污水作为滇池流域农村面源污染的重污染控制对象。在滇池沿岸的湖滨、坝区、半山区及山区的很多村庄生活污水乱排乱放,将河道、沟渠作为排污渠道的现象十分普遍,导致大量氮、磷污染物流失进入滇池。由于流域坝区、半山区及山区的村庄管网沟渠等基础设施建设远远滞后于当今城市化的高速进程,村庄生活污水的排放、输移、转化过程变得十分复杂和特殊,造成村庄生活污水难以收集和集中处理,在村庄生活污水处理系统建成后往往面对水量小和无水处理的窘境,而为提高村庄污水收集又将面对村庄重新规划或大量沟渠改造的难题。因此作为村庄生活污水集中处理系统的重要补充措施,采用小型集成化的单户型生活污水处理装置对村庄内难以收集的居民户生活污水进行就地处理,成为避开大量投资进行沟渠建设实现村庄污染控制的必要手段。
本研究针对滇池流域坝区、半山区及山区村庄生活污水的特点,结合村庄社会经济发展现状,从生态填料适用性研究出发开发一套投资小、运转费用低、卫生条件好、处理效果稳定、管理方便的小型化高效陶粒填料床系统。研究在静态实验中对不同生产工况条件、不同粒径的陶粒进行污染物去除性能的分析,筛选累积负荷高、净化功能强的陶粒作为生态填料,使用在设计的小型化高效陶粒填料床装置中进行不同水力负荷下的现场实验,以确定除氮脱磷的效果,为小型化高效陶粒填料床装置作为单户型生活污水处理的实际应用提供可行性技术支持。主要研究成果有:
(1)小型化高效陶粒填料床装置构建
本次试验先行构建的小型化高效陶粒填料床装置,主要由污水集水桶、布水系统、生态填料床和排水系统等四个部分组成。
(2)静态启动试验选择陶粒填料
3套试验系统分别采用不同孔隙率、不同粒径的低温(600℃-700℃)、中温(1100℃)、高温烧制(1300℃)的陶粒装填,系统从2010年9月8号开始进水,经过一个多月的运行启动,系统已达到基本稳定。在57天启动试验中,经过陶粒的物理过滤,生物膜的生化降解作用,中温陶粒和高温陶粒处理效果明显,进而挑选这两种陶粒进行现场试验。
(3)不同水力负荷的现场试验
在现场试验中,根据相关文献查阅和现场调查,水力负荷定为每天0.16m3/(m2·d)、0.064m3/(m2·d),进行了两个周期(每个周期7天)的中温陶粒和高温陶粒的去除效果监测分析,研究结果表明:
a.中温陶粒和高温陶粒污染物去除效果明显,其中高温陶粒对污染物的去除效果最好,因此粒径范围在2-3cm的中温陶粒和高温陶粒较适合运用推广。
b.两个水力负荷对比,低水力负荷中,两种陶粒对污染物的去除效果明显好于高水力负荷。填料床中,陶粒装填厚度控制在0.55mm为宣。
c.研究表明,该装置出水效果稳定,能承受较大的有机污染物负荷。系统水力负荷控制在0.064m3/(m2·d)为宜。以生活污水为处理对象,COD去除率为68%-85%,TP去除率为10%-24%,TN去除率为11%-36%,NH3-N去除率11%-36%,该工艺较适于处理农村单户污水。