进出水条件对高负荷浅层粗砂渗滤系统净化生活污水效果的影响-论文网

论文摘要：为研究住户排水不均匀和泵井排水不连续的现场条件对高负荷地下浅层粗砂渗滤系统净化效果的影响，建立350mm厚粗砂渗滤试验柱，在12.5 img1的日水力负荷下，比较连续进水、自由出水和间歇进水、间歇排水对实际生活污水净化效果的影响。结果表明：三根高负荷浅层粗砂渗滤柱出水的COD平均浓度在50.3-62.8img2。不同进、出水方式的渗滤柱对-N的平均去除率都大于96%。采用连续进水、自由排水的试验柱对TN平均去除率最低，为17.5%。改善条件以促进反硝化反应是增强粗砂渗滤系统对TN去除的关键。采用间歇进水、间歇排水的试验柱对TN的平均去除率最高，为37.2%。连续进水、自由排水试验柱对TP平均去除率最低，为51%。延长污水停留时间和增加与填料的接触面积能增强对TP的去除。连续进水、间歇排水试验柱对TP的平均去除率最高，为78%。因此，住户排水不均匀和泵井排水不连续的现场条件有利于高负荷地下浅层粗砂渗滤系统对水中N、P营养物的去除。
论文关键词：农村污水,就地处理,地下渗滤

在我国广大的郊区和农村，还有很多居住区比如自然村落、部队营房存在生活污水未经处理直接排放的现象。采用运行费用低、维护管理简单的技术就地处理此类污水，是被广泛认可的一种做法[1]。地下渗滤处理系统由于构造简单、建设费用省、运行管理容易，是一种常用的就地处理技术。它将污水有控制地投配到具有一定构造、距地表有一定深度和具有良好扩散性能的土层中，使污水在其中经过过滤、吸附、生物降解和化学反应等过程并得到净化[2][3]。

近年来，地下渗滤处理技术在太湖流域的应用呈增加趋势。地下土壤、草炭渗滤系统处理效果好，常见水力负荷为2-4[4]。太湖流域经济发达，土地资源紧张。低负荷意味着占地大。为节省土地，常常采用粗砂替代土壤或者草炭作为渗滤介质，利用粗砂更好的通气性和透水性，提高水力负荷减小工程占地。此外，太湖流域地下水埋深浅，有时地面以下不到1m即可见水，可以构造地下渗滤系统的空间有限，常常采用浅层粗砂渗滤系统。

一些文献报道的地下渗滤系统的处理效果，是在污水连续连续流入，依靠重力自由排出的试验条件下得到的。这与实际的现场条件有所出入。在处理小型居住点污水的工程实践中，地下渗滤系统常遇到两个情况：（1）非受控地间歇进水。地下渗滤系统直接承接化粪池出水，化粪池污水靠重力进入渗滤系统。由于化粪池本身没有水量调节功能，其排水由用户习惯决定是不连续的，因此渗滤系统的进水也是不连续的。（2）动力间歇排水。渗滤系统的集水管在地面以下80～100cm深处，当平原且受潮汐影响地区不具备重力排水条件时，需要设置泵井动力排水。由于这一类地下渗滤系统的处理水量小，泵井排水只能间歇进行。换言之，污水在渗滤系统中蓄存，当排水泵开启时快速排出。

本文通过建立模拟试验装置，在12.5的水力负荷下，模拟不同的进水和排水方式，研究其对地下350mm厚粗砂渗滤系统（以下简称粗砂渗滤系统）净化生活污水效果的影响。

1材料与方法

1.1试验柱

采用某污水处理厂沉砂池出水为试验用水。由蠕动计量泵按预先设定的连续或间歇进水流量将污水提升到试验柱中。

采用4根内径为200mm的有机玻璃管，自下而上分别装填50mm粗砂（垫层）、100mm高炉渣（集水层）、350mm粗砂（渗滤层）、300mm阶梯环填料（布水层）、200mm土壤（覆盖层）。考虑到小型居住点化粪池排水具有周期强、瞬时负荷高的特点，在粗砂渗滤层上增加阶梯环填料布水层，它提供缓冲调蓄功能。阶梯环充填密度105kg/m，直径φ16mm，堆积孔隙率88.4%。粗砂连续性尚好，d=0.2mm，d=0.5mm。穿孔布水管通入到布水层中，集水层内设集水管收集处理出水。

1.2运行方式

1.2.1设计水力负荷

参考标准图集03SS703-1，设计日水力负荷为0.125(12.5)。

1.2.1进水方式

在日水力负荷相同的前提下，采用连续和间歇两种进水方式，见表1。

表1进水操作参数

模拟连续进水时，试验柱24小时连续均匀进水。

模拟间歇进水时，进水由时间继电器控制。日进水总量不变，但是每天的进水在2.5h内完成，具体安排为：7:45～8:15进水0.5h，11:45～12:15进水0.5h，17:45～18:15进水0.5h，19:00～20:00进水1.0h。间歇进水的瞬时负荷是连续进水的瞬时负荷的9.5倍，相当于是一种脉冲进水方式。

1.2.1排水方式

采用自由排水和间歇排水两种排出方式。两根试验柱依靠重力自由排水。另两根试验柱排水管上增加电磁阀，模拟在实践中设置排水泵井的情况。采用两根高度1300mm、直径40mm的有机玻璃柱为连通管，它们与两根试验柱的集水层连通。连通管内设水位继电器，用于控制试验柱排水管上电磁阀的启、闭。根据连通器原理，连通柱内水位与试验柱内水位等高。当试验柱内水位上升至粗砂渗滤层完全淹没时，开启排水；当水位下落到试验柱底部粗砂垫层时，关闭排水。

1.4分析指标与进水特性

试验柱运行2个月后，运行达到稳定状态。之后，连续5天采集24h进、出水混合样，用标准重铬酸钾滴定法检测COD，用过硫酸钾氧化紫外分光光度法检测TN，用纳氏试剂分光光度法检测-N，用紫外分光光度法检测-N，用过硫酸钾消解、钼锑抗分光光度法检测TP。试验期间进水主要水质指标浓度范围见表2。

表2进水化学指标浓度(单位:)

2结果

2.1有机物

不同进出水条件的试验柱对COD的净化效果见图1。连续进水、自由排水试验柱的平均去除率为67.7%，连续进水、间歇排水试验柱的平均去除率为64.5%，间歇进水、自由排水试验柱的平均去除率为66.7%。这三种运行条件对COD的净化效果相差不大，试验柱排水中COD平均浓度分别为50.3、55.0、62.8。

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