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作为欧盟项目“热带、亚热带区域水质改善、回用与水生态系统重建的生物工艺学对策研究”的研究成果,复合垂直流人工湿地系统处理对象越来越广泛。本文以复合垂直流人工湿地(IVCW)为研究对象,对IVCW处理含盐度废水的拓展应用进行了系统地研究。检测了复合垂直流人工湿地小试系统处理含盐度废水的效果,并就湿地基质选材、布水操作方式、进水盐度水平及其变化冲击以及养殖污水残留抗生素等因素对湿地污染物去除效率的影响进行了研究;针对性地研究了海水养殖废水处理过程中遇到的一些实际问题,适时提出了新的细基江蓠表面流人工湿地加复合垂直流人工湿地处理工艺。主要内容如下:
(1)在6个月的实验过程里,在雨季,IVCW小试系统对含盐污水中TN的去除率为60%-84%;TP的去除率波动较大,有时甚至为负值;TOC、BOD平均去除率分别为62%和87%。在旱季,TN的去除率略低于雨季,但TP去除率较好且稳定。COD、BOD平均去除率分别为55%和74%。整个期间各指标平均去除率为:NH3-N(63.0%)、NO3--N(66.4%)、TKN(55.1%)、TN(57.5%)、TP(15.6%)、BOD(43.7%)和TOC(58.3%),大部分指标表现出良好的去除效果。
(2)研究中使用6套管柱模拟湿地,其内所填充的滤料分别为混凝土块、牡蛎壳、海砂及3种不同粒径的石灰石;而布水操作方式为满管批次、满管连续流与滴滤连续流等3种,以探讨各种组合的处理效果。研究结果发现海砂滤床对于氨氮去除效果最好(46.6%);若使用满管连续流方式操作时,又以废弃混凝土块滤床效果最好(83.3%);若使用滴滤连续流方式操作,则以5mm石灰石石滤床对于氨氮去除率最佳(91.1%)。至于水生植物的种植对于氨氮去除的影响,研究结果发现在小粒径管柱较为明显。
(3)研究中使用2套管柱模拟复合垂直流人工湿地,测试其在处理10‰、20‰、30‰三个不同盐度水平下的去污能力,以及在受到低盐度进水阶段性冲击后的变化。实验结果显示N、BOD、TOC去除率随盐度升高而显著降低,NH3-N降低幅度小于NO3--N和NO2--N;盐度变化对磷的去除率影响不明显。以低盐度(5‰)的进水冲击柱体,发现短期影响非常明显,各项指标急剧下降,且磷出现负去除率。但在冲击撤除48小时后,磷的去除率迅速回到正常水平,其余各项去除指标开始恢复并逐渐超过正常水平,而后缓慢恢复到正常水平。
(4)建立5套简化后的填料柱模拟IVCW下行流单元,对比研究了氨苄青霉素、土霉素、杆菌肽锌、硫酸粘杆菌素4种水产行业常用抗生素对系统净化效果影响。通过数据比对发现,对反硝化作用抑制能力依次为:杆菌肽锌>氨苄青霉素>土霉素>硫酸粘杆菌素;对硝化反应抑制能力依次为:硫酸粘杆菌素>土霉素>杆菌肽锌>氨苄青霉素;耐药性形成速度:土霉素>氨苄青霉素>硫酸粘杆菌素>杆菌肽锌。
(5)针对海水养殖废水的处理,提出细基江蓠表面流人工湿地与复合垂直流人工湿地联用处理工艺。实验数据显示,串联使用出水水质大大优于单独使用单一工艺。且具有系统老化速度慢,单位体积废水处理费用低,副产品价值高的特点。既满足环保需求,又可以缓解养殖户的经济压力,非常适合在我国南部沿海地区推广使用。