污水地下滲濾系統(tǒng)脫氮關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、作為一類無動力、自適應(yīng)的污水生態(tài)處理技術(shù)，地下滲濾系統(tǒng)對污水中主要污染指標均具有良好的去除能力，但對氮的脫除效率尚需提高。本文圍繞影響地下滲濾系統(tǒng)脫氮過程的主要問題，以調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)氧化還原環(huán)境和優(yōu)化脫氮過程營養(yǎng)比為目標，重點研究了地下滲濾系統(tǒng)的基質(zhì)組配方法、基質(zhì)脫氮微生物結(jié)構(gòu)特征和基質(zhì)氮還原酶活性變化規(guī)律，形成了提高系統(tǒng)脫氮效率的工藝方法，通過工程連續(xù)運行，驗證了上述方法的可靠性，最終建立了地下滲濾系統(tǒng)脫氮的關(guān)鍵技術(shù)。論文的主要研究成果如

2、下。
　　首先，構(gòu)建了一套模擬污水地下滲濾過程的連續(xù)實驗系統(tǒng)，通過布、散水和集水單元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，柱體連接方式優(yōu)化以及采用薄層粘土覆蓋內(nèi)側(cè)壁的方法，解決了以往研究中存在的水力學(xué)過程非均勻、基質(zhì)充填過程中局部塌陷、滲透系數(shù)發(fā)散和水流線路邊界短路的問題。
　　隨后，設(shè)計了一種用于提高污水地下滲濾系統(tǒng)脫氮效率的生物基質(zhì)。與常規(guī)基質(zhì)草甸棕壤相比，生物基質(zhì)的孔隙度、滲透性和有機質(zhì)含量均大幅提高，基質(zhì)內(nèi)的微生物生境條件優(yōu)越，氨化、硝化和反

3、硝化微生物群落豐富。通過條件優(yōu)化實驗，獲得了可促進地下滲濾系統(tǒng)脫氮效率的基質(zhì)層組配方法。分析了地下滲濾系統(tǒng)中脫氮微生物群落結(jié)構(gòu)分布特征，結(jié)果表明:氨化細菌的數(shù)量受基質(zhì)層深度和內(nèi)部溫度的影響較小，隨著基質(zhì)層深度增加，硝化細菌數(shù)量減少，反硝化細菌數(shù)量增加，兩者數(shù)量都隨溫度的降低而減少。地下滲濾系統(tǒng)中典型氮還原酶活性變化規(guī)律的實驗結(jié)果表明:脲酶活性分布主要受基質(zhì)深度、進水氨氮濃度及環(huán)境溫度影響，與總氮去除率之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系;硝酸鹽還原酶(

4、NAR)活性隨基質(zhì)層深度的增加而減小，受環(huán)境溫度和進水水質(zhì)的影響較小，與氨氮和總氮去除率間的相關(guān)性均不顯著;沿基質(zhì)垂直深度上NIR的活性大小次序為:40cm處＞20 cm處＞60cm處＞80cm處＞100cm處，且隨環(huán)境溫度升高活性增強，在60～100 cm區(qū)域內(nèi)，NIR活性與系統(tǒng)總氮去除率間呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　進而，初步建立了描述地下滲濾系統(tǒng)微生物脫氮過程的動力學(xué)模型。模型指出:地下滲濾系統(tǒng)硝化過程符合一級動力學(xué)NE=N0e

5、-0.4812t，溫度按照kT=0.2218×1.035(T-20)的關(guān)系影響硝化速率;反硝化過程中出水硝態(tài)氮濃度與水力停留時間(HRT)之間呈負指數(shù)關(guān)系，可描述為y=16.3475e-0.2548t，碳源是影響反硝化動力學(xué)常數(shù)的主要因子，在地下滲濾系統(tǒng)基質(zhì)層適當深度補加原污水，可提高反硝化速率。
　　同時，研究了有助于地下滲濾系統(tǒng)脫氮過程的運行參數(shù)調(diào)控方法。實驗結(jié)果表明:隨著濕干比降低，基質(zhì)滲透率和氧化還原電位(ORP)提高，含

6、水率和比容積降低，氨化細菌數(shù)量變化不明顯，硝化細菌數(shù)量提高，反硝化細菌數(shù)量減少;啟動期適宜的濕干比為1∶3，穩(wěn)定運行時適宜的濕干比為1∶1;隨著進水水力負荷和污染負荷增加，系統(tǒng)ORP下降，適宜的表面水力負荷為0.065～0.081 m3/m2·d，進水BOD負荷不宜大于16.8 g BOD/m2·d;采用在散水管(垂直深度55 cm)以下10cm處補加原污水的方式，控制補加比例為1∶1，總氮去除率可從51.6％提高到68.1％。