论文部分内容阅读
近年来农村水环境污染日益严重，不仅成为农村水源地潜在的安全隐患，而且加剧了淡水资源危机，因此农村水环境的治理已经刻不容缓。本文根据农村生活污水特点及治理要求，结合我国农村经济现状并按照废物资源化的原则，提出了功能陶粒生物滤池技术，并通过一系列的试验研究，确定了该技术的优化工艺。
利用粉煤灰、锯末屑等废弃物，经造粒和高温烧结，自行开发了四种功能陶粒。通过对功能陶粒的各项性能进行表征可知：(1)表观密度最大为1.5443g·cm-3，滤池填充率仅为44％，可减少工程造价和滤池压力；(2)粒径较大为8～10mm，可延缓滤池堵塞现象的出现，以及延长使用寿命；(3)颗粒内部中、微孔占总孔隙的95％以上，比表面积最大为11.8902 m2·g-1，易于生物膜附着；(4)强度损失率较小，最高仅为4.86％，酸、碱溶蚀率很低且无重金属溶出问题，说明其机械性能良好、物理化学性能稳定；(5)由XRF和XRD图谱分析可知，陶粒晶体结构较复杂，主要晶体为SiO2；(6)采用Langmuir方程描述陶粒对氨氮和总磷的静态等温吸附最准确。
将功能陶粒与沸石以“砖墙”式嵌套填充，构筑生物滤池，用于农村生活污水(COD:200 mg/L，NH3-N:20 mg/L，TP:4.0 mg/L)的处理。这种独特的填充方式强化了滤池均匀布水，增加了污水与陶粒的接触时间，同时减少了水流短路和死区情况的发生，减缓了滤池堵塞现象的出现，延长了滤池使用寿命。通过对滤池去除效果长期监测得到：(1)当水力负荷为2.8～7.5 m3·m-2d-1时，滤池对COD、NH3-N、TP的平均去除效率分别可达91.3％、92.5％、93.3％，出水基本达到甚至优于城镇污水处理厂污染物排放的一级标准的A类标准(GB18918-2002)；(2)在水力负荷为4.69 m3·m-2d-1，有机负荷为0.39～1.56 kgCODm-3d-1时，1号滤池对COD的平均去除率由88.5％增至95.6％；对NH3-N的平均去除率由96.0％降至94.8％，去除率保持了相对的稳定，说明有机负荷对异养菌的影响较自养菌明显，自养菌对有机负荷的变化有较强的耐受力；(3)在水力负荷为4.69 m3·m-2d-1，氨氮容积负荷为0.078～0.156 kgNH3-Nm-3d-1时，1号滤池对NH3-N的平均去除率由95.1％减至90.3％，氨氮的去除受到其自身负荷的一定影响，但影响不明显。因此，它具有抗水力负荷和抗污染物容积负荷的能力，并且对污水处理效果非常好。
功能陶粒表面和内部的附着生长了大量的微生物，且微生物多以团簇形式稳定生长。采用PCR-DGGE技术对四个滤池的微生物组成进行比较分析可知：(1)滤池内形成了由Proteobacteria sp.、Clostridium sp.、Caulobacter sp.、Pseudomonassp.，Phyllobacterium sp.等菌属组成的稳定多菌群共存体系。由于上述菌属大多具有很强的降解、硝化-反硝化能力以及聚磷作用，从而保证了滤池在水力负荷和污染物容积负荷发生改变时仍然能够保持良好的去除效果；(2)通过相似矩阵和聚类分析可知1号和2号生物滤池中微生物群落相似性为53.6％，相似度最高。(3)1号滤池中微生物菌群种类最齐全，能够构成一个完整的体系，所以其对污染物的去除效果以及稳定性优于其它三个滤池。
功能陶粒生物滤池独特的内部结构以及填充功能陶粒的优良性能，使它在污水处理中能够充分发挥对污染物的截留、吸附和生物降解的协同作用，提高了生物滤池的处理效率，同时它工程造价低、操作维护简单，因此，功能陶粒生物滤池技术是一项具有很大应用潜力的农村生活污水处理技术。