多级土壤渗滤系统处理污染河水的试验研究

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滇池流域的主要河流有29条,呈向心状汇流排入滇池,组成了一个不可分割的“复合生态系统”,入滇河流既是滇池生态用水的补充者,又是污染物的输送者,其特殊的输移、转化、汇集、沉积等功能决定了其在城市水环境中具有的特殊地位和作用。目前,入滇河流大多属于典型的城市型重污染河流,其污染的主要原因是滇池流域社会经济的快速发展、城市的快速扩张及污染控制措施的滞后所致,高度城市化同时导致了河流自然属性的彻底散失,已使部分河流成为排污沟,入湖河流污染治理已成为湖泊污染治理的重点和难点。从20世纪70年代起,尤其是近10余年来,日、美、德、瑞士、韩国等纷纷提出了生态治河的新理念,其思想特征是:摒弃经济高速发展的时期形成的“唯效率主义”的河流管理观念,构建“人工强化河岸带”,尊重河流系统的自然规律,注重河流的自然生态和自然环境的恢复和保护,使河流的综合服务功能得到充分的发挥。作为污染河流治理的新思路,结合滇池入湖河道--新运粮河污染特征,本研究开展基于多级土壤渗滤系统(Multi soil layering system, MSL)的易位脱氮除磷技术研究,从而达到削减入湖污染负荷,改善城市内河水质目的。本研究采用曝气段、非曝气段的两段式MSL,同时在ML层添加非水溶性可生物降解多聚物(BDPs)材料PBS颗粒作为碳源,针对不同时期受污染河水,展开模拟强化脱氮除磷效果研究;另外,考察了不同进水水力负荷(HLRs)对MSL系统污染物去除效果影响,以期为多级土壤渗滤系统示范工程及改善河流水环境提供科学依据。试验结果表明:添加PBS碳源可有效解决传统MSL系统因碳源不足而导致脱氮效果不理想的问题。在河水污染较轻及较重两种情况下,系统对TN平均去除率分别达到78%、85%,平均单位表面去除负荷分别为9.09g.m-2.d-1、24.55g.m-2.d-1;TP平均去除率分别达到92%、98%,平均单位表面去除负荷分别为0.76g.m-2.d-1、2.02g.m-2.d-1。此外,系统对CODcr平均去除率达到75%以上。不同水力负荷条件对MSL系统去除NH4+-N、有机磷影响不大,NH4+-N去除率均保持在95%以上,有机磷去除率均保持在90%以上,但对CODcr、TN、PO43-去除影响较大,CODcr平均去除率由75%降至63%,TN平均去除率由85%降至61%,PO43-平均去除率由95%降至60%。综上,两段式MSL系统对污染河水处理有着比较好的效果,添加PBS作为土壤混合模块有机碳源、替代传统锯木屑碳源,系统内部未出现碳源不足现象,TN去除率保持较高水平。不同水力负荷对MSL系统污染物去除效果影响较大,这主要是由于水力负荷加大,水利停留时间大大降低,系统内部微生物新陈代谢受阻造成。尽管如此,该试验为滇池治理提供了一种新思路,也为我国面源治理,城市内河治理提供了一个新方法,有着很好的应用前景。
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