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多级土壤渗滤系统是一种新型的土地处理系统，其核心理念——填料模块化可很好的解决传统土地处理系统所存在的堵塞、使用寿命短等问题。本论文围绕该技术，以滇池重污染入湖河流大清河为主要研究对象，削减河流中有机物及氮磷污染负荷为主要目的，从填料筛选、模块化填料开发、分段进水强化脱氮、微生物机理4个方面对其进行了系统研究，最后通过工程案例论述了多级土壤渗滤技术应用于实际工程的可行性。
填料筛选的研究结果表明：(1)沸石具有突出的NH4+吸附能力，通过Langmuir等温线模拟出的理论饱和吸附量Qm达到13750mg/kg；红壤次之，Qm为3837 mg/kg。(2)6种所选填料的PO43-理论饱和吸附量Qm从大到小依次为铁屑>红壤>>木炭>陶粒>沸石>陶砂。
两种模块化填料处理效果对比研究结果表明：(1)四个MSL系统的COD平均去除率均在50％以上，曝气系统略高于非曝气系统；(2)沸石-陶结系统MSL1和MSL2具有突出的NH4+-N去除能力，NH4+-N出水浓度均小于1mg/L。曝气陶粒-红壤系统MSL3在高气水比条件下NH4+-N平均去除率达到84.1％，非曝气陶粒.红壤系统NH+-N平均去除率只有40％；(3)MSL2的TN去除效果最佳，平均去除率在69％以上，最高达到98％。曝气系统存在出水NO3--N浓度高的问题，在高气水比条件下，TN去除率下降。(4)在系统运行初期，MSL3、MSL4的磷去除效果优于MSL1、MSL2。在稳定期高污染负荷下，沸石-陶结系统(MSL1、MSL2)的磷去除能力较强。
分段进水强化脱氮研究结果表明：(1)在高污染负荷高气水比条件下，分段进水可有效促进曝气MSL系统缺氧段的反硝化作用强度，两个曝气系统MSL1和MSL3的TN去除率比分段进水前提高了20％～25％，但NO3--N去除率仍为负值；(2)适宜的进水C/N可进一步强化MSL系统的脱氮效果，当在分段进水基础上通过人工添加碳源将进水C/N比从0.8提高到2.5时，MSL1和MSL3总氮平均去除率分别从55.5％和20.6％提高到89.4％和53.7％。(3)分段进水对系统的有机物和磷去除效果无负面影响。
针对沸石-陶结系统进行微生物机理研究，研究结果表明：(1)曝气系统MSL1和非曝气系统MSL2内ML层和PL层的脂磷生物量均沿水流方向递减。系统好氧段和缺氧段上层ML层的脂磷生物量大于PL层，最底层PL层的生物量略大于ML层；(2)MSL1和MSL2好氧段的PL层的硝化强度明显高于其他深度的填料层，ML层反硝化强度优于PL层。MSL1的ML层中的反硝化强度沿着水流方向不断增加，MSL2的ML层中的反硝化强度分布比较均一，沿着水流方向变化不大，在小范围内浮动。
多级渗滤系统工程应用研究结果表明，多级土壤渗滤系统应用范围广泛，在昆明震庄迎宾馆厕所污水处理工程和内湖湖水水质改善工程中，均体现出稳定高效的污染去除特性，为该技术的进一步推广提供了工程应用基础。