淺析人工快速滲濾在農(nóng)村生活污水處理中的運(yùn)用機(jī)理

1、淺析人工快速滲濾在農(nóng)村生活污水處理中的運(yùn)用機(jī)理 淺析人工快速滲濾在農(nóng)村生活污水處理中的運(yùn)用機(jī)理 摘要：人工快滲系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)滲透系統(tǒng)的水力負(fù)荷低的缺點(diǎn),保存了其設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、能耗低和出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的開(kāi)展前景。本文首先簡(jiǎn)要介紹了CRI系統(tǒng)，并根據(jù)人工快速滲濾系統(tǒng)在有機(jī)物降解、脫氮和除磷試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)分析了該系統(tǒng)在農(nóng)村污水處理中的效果。 關(guān)鍵詞：人工快速滲濾污水處理 中圖分類(lèi)號(hào)：G812.42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 目前我國(guó)大多數(shù)農(nóng)村都沒(méi)有排水渠道和污水處理系統(tǒng),污水處理率低,大局部生活污水都隨意排放,直接進(jìn)入河流,或排出室外空地后任意滲入地下,少局部經(jīng)化糞池簡(jiǎn)單處理后滲入地下

2、,嚴(yán)重污染河水和井水,危及農(nóng)村地區(qū)的飲用水供水平安。農(nóng)村生活污水已成為目前我國(guó)農(nóng)村地區(qū)水污染的主要污染源之一。因此，尋求適于農(nóng)村地區(qū)生活污水處理的實(shí)用技術(shù),已經(jīng)迫在眉睫。 1人工快速滲濾的相關(guān)概述 1.1定義 人工土層快滲系統(tǒng)為土地處理污水的一種類(lèi)型，通過(guò)采用滲透性能較好的滲濾介質(zhì)代替天然土層處理污水，與其它生態(tài)處理工藝相比，具有水力負(fù)荷較高，占地面積較小等特點(diǎn)。 1.2特征 1滲濾介質(zhì)一般選擇既具有一定的滲透性能,又具有一定的陽(yáng)離子交換性能,主要是以天然砂為主,其砂徑比傳統(tǒng)的生物濾池要小,通常是0.2mm-2mm之間。濾層厚度一般為1-2米。滲濾介質(zhì)一般為河沙、礫石、卵石和大理石等滲濾介質(zhì)容

3、易獲取,且價(jià)格廉價(jià)。2一般不需要曝氣和反沖洗,人工快速滲濾池之后不需要再設(shè)計(jì)二沉池,結(jié)合地形可以做到處理系統(tǒng)無(wú)動(dòng)力,假設(shè)地形自然落差不夠,那么需要一次提升布水,能耗也很低，平面布置靈活,工藝簡(jiǎn)單,運(yùn)行管理方便。3人工快速滲濾系統(tǒng),主體結(jié)構(gòu)可以建于地上也可埋于地下,選址機(jī)動(dòng)靈活,不受場(chǎng)地條件限制,不會(huì)因?yàn)闈B漏而造成對(duì)地下水的污染。4運(yùn)行管理方便,根本不需要人操作,假設(shè)水力負(fù)荷較大,為防止堵塞現(xiàn)象,那么需定期翻動(dòng)表層填料。 2人工快速滲濾系統(tǒng)有機(jī)物降解試驗(yàn) 2.1試驗(yàn)概述 室內(nèi)試驗(yàn)研究主要以河流沖積沙和大理石作為滲濾介質(zhì),以農(nóng)村生活污水為研究對(duì)象,應(yīng)用人工試驗(yàn)土柱模擬人工快速滲濾系統(tǒng),研究其有機(jī)物

4、(COD)的遷移、轉(zhuǎn)化、降解規(guī)律，掌握有機(jī)物在人工快速滲濾系統(tǒng)中的降解機(jī)理,應(yīng)用這些規(guī)律和機(jī)理指導(dǎo)對(duì)人工快速滲濾系統(tǒng)池體結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)等的工程設(shè)計(jì),促進(jìn)人工快速滲濾系統(tǒng)在農(nóng)村生活污水處理中的推廣應(yīng)用。 2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1試驗(yàn)進(jìn)水:試驗(yàn)用水取自某農(nóng)戶的生活污水,沉淀1-2h后使用。距土柱頂端300mm處設(shè)置一環(huán)形布水管，布水管前安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，污水由上至下通過(guò)滲濾介質(zhì)而得到凈化處理。 2滲濾介質(zhì):選用不同粒徑范圍的河流沖積沙、大理石砂和碎石 3試驗(yàn)的運(yùn)行：一個(gè)水力負(fù)荷周期6h，投水1.5h、落干4.5h；采用時(shí)間繼電器控制水泵的起停，以到達(dá)定時(shí)和定量布水的目的"啟動(dòng)階段每

5、三天取樣一次，穩(wěn)定運(yùn)布武價(jià)段每周一次不同深度的采樣分析 2.3試驗(yàn)結(jié)果分析 圖1試驗(yàn)土柱COD進(jìn)出水濃度及去除率圖 CODcr去除率隨時(shí)間變化趨于穩(wěn)定，從初期的94. 3%逐漸降低至最小值57.8%，兩周以后去除率逐漸升高，最終穩(wěn)定在85%以上。啟動(dòng)過(guò)程中，去除率先降后升現(xiàn)象，主要原因在于:人工快速滲濾系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除機(jī)理，主要是有機(jī)物在淹水期被濾料過(guò)濾截留和吸附，在落干期被濾料上的微生物好氧分解。由于新濾料的空隙度較高，淹水期系統(tǒng)育翻吐濾截留和吸附較多污水中的有機(jī)物，表現(xiàn)為啟動(dòng)初期CODCr去除率很高，達(dá)94.7%，而此階段由于濾料上的生物膜還未形成，落干期大局部有機(jī)物并不會(huì)及時(shí)的被好氧分

6、解，因此，鍵瞇斗空隙空間逐漸被占據(jù)，濾料的過(guò)濾截留和吸附作用逐漸陽(yáng)氏，而不能有效截留新的有機(jī)物，表現(xiàn)為去除率出現(xiàn)下降的趨勢(shì):隨著啟動(dòng)過(guò)程的進(jìn)行，濾料上生物膜逐漸形成，落干期生物膜的好氧分解作用逐漸增強(qiáng)，最后到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，表現(xiàn)為兩周后去除率根本穩(wěn)定在85%以上。綜上所述，人工快速滲濾系統(tǒng)的生版哪毗過(guò)程比擬簡(jiǎn)單，翻毗杖程不需要接種污泥，采用原水即可，幾乎不需要調(diào)試本錢(qián)，調(diào)試周期短，約2周時(shí)間即可掛膜成功，系統(tǒng)穩(wěn)定性能好。 3人工快速滲濾系統(tǒng)脫氮試驗(yàn) 3.1試驗(yàn)概述 室內(nèi)試驗(yàn)研究主要以河流沖積沙和大理石作為滲濾介質(zhì),以農(nóng)村生活污水為研究對(duì)象,應(yīng)用人工試驗(yàn)土柱模擬人工快速滲濾系統(tǒng),研究其氮的遷移

7、、轉(zhuǎn)化、降解規(guī)律，掌握氮在人工快速滲濾系統(tǒng)中的降解機(jī)理,促進(jìn)人工快速滲濾系統(tǒng)在農(nóng)村生活污水處理中的推廣應(yīng)用。 3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 同2.2 3.3試驗(yàn)結(jié)果分析 圖2 人工試驗(yàn)土柱不同深度處出水氨氮的濃度及去除率 CRI系統(tǒng)中氨氮的來(lái)源主要包括進(jìn)水中的氨氮、進(jìn)水中的有機(jī)氮氨化產(chǎn)生的氨氮、生物細(xì)胞有機(jī)氮氨化產(chǎn)生的氨氮和滲濾介質(zhì)上解析出的氨氮。CRI系統(tǒng)中氮氮的轉(zhuǎn)化或遷移途徑包括:滲濾介質(zhì)的吸附、生物細(xì)胞合成變成有機(jī)氮、硝化作用和被出水帶走。其中占主導(dǎo)作用的硝化作用，主要發(fā)生在好氧段和兼氧段。由于在人工試臉土柱中填料層0-1200mm中pH值范圍在6-9之間，溫度通?？刂圃?0-20，落干期通過(guò)自然復(fù)氧

8、，溶解氧較為充分，因此氨氮的去除率高，約占總?cè)コ?5%。由于填料層中深度越淺，復(fù)氧效率越高，硝化反響效率越高，因此氨氮降解效率越高，反之亦然。 4人工快速滲濾系統(tǒng)除磷試驗(yàn) 4.1試驗(yàn)概述 室內(nèi)試驗(yàn)研究主要以河流沖積沙和大理石作為滲濾介質(zhì),以農(nóng)村生活污水為研究對(duì)象,應(yīng)用人工試驗(yàn)土柱模擬人工快速滲濾系統(tǒng),研究其磷的遷移、轉(zhuǎn)化、降解規(guī)律，掌握磷在人工快速滲濾系統(tǒng)中的降解機(jī)理,促進(jìn)人工快速滲濾系統(tǒng)在農(nóng)村生活污水處理中的推廣應(yīng)用。 4.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 同2.2 4.3試驗(yàn)結(jié)果分析 表1人工試驗(yàn)土柱和改良型人工試驗(yàn)土柱進(jìn)出水總磷濃度及去除率 研究說(shuō)明，污水中的磷99%以上可以被土壤吸附而貯存于土壤中。不過(guò)，

9、不同的土地處理工藝，對(duì)磷的去除機(jī)理是有差異的，如人工濕地對(duì)磷的去除主要是通過(guò)植物的吸收、填料床介質(zhì)與磷的物理化學(xué)作用以及微生物的積累等作用共同完成的。關(guān)于磷的去除機(jī)制，一般說(shuō)來(lái)主要有:植物吸收、滲濾介質(zhì)的吸附、化學(xué)沉淀和微生物的積累等。 對(duì)CRI系統(tǒng)而言，由于一般沒(méi)有植物，其除磷機(jī)制主要是介質(zhì)的吸附、化學(xué)沉淀和微生物積累。但是，在CRI系統(tǒng)中，介質(zhì)的吸附和化學(xué)沉淀對(duì)磷的去除效果與傳統(tǒng)的污水土地處理工藝相比是有差異的。為保持較高的水力負(fù)荷，CRI系統(tǒng)所用滲濾介質(zhì)往往是河流沖積砂，其中粘粒較少，介質(zhì)的陽(yáng)離子交換容量較小，因此，對(duì)磷的吸附效果較。同時(shí)，由于介質(zhì)的滲透性能好，水力負(fù)荷高，水在系統(tǒng)中的停留時(shí)間短，因此，通過(guò)介質(zhì)中含有鐵、鋁和鈣等礦物與水中的磷酸根反響而沉淀處理磷的效果也會(huì)較差。此外，借助微生物對(duì)磷的正常同化吸收和聚磷菌對(duì)磷的過(guò)量積累，在CRI系統(tǒng)中對(duì)去磷所作的奉獻(xiàn)也是很有限的。所以，從磷的去除機(jī)理上分析，CRI系統(tǒng)對(duì)磷的去除效果較差，特別是當(dāng)進(jìn)水磷濃度較高，而出水對(duì)磷要求嚴(yán)格時(shí)，磷可能會(huì)成為系統(tǒng)限制性設(shè)計(jì)因素。 5結(jié)語(yǔ) 根據(jù)農(nóng)村生活污水的水質(zhì)水量特征及我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際清況，農(nóng)村生活污水處理工藝必須具有工藝靈活、投資省、能耗小、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理方便等特點(diǎn)。人工快速滲濾系統(tǒng)滿足上述要求,適于農(nóng)村生活污水的處理。 參考