生物滤沟处理受污染城市河水运行性能试验研究
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摘要
随着城市化进程的加快，城市景观水体的整治与改善问题日益受到关注。本试验作为成都“城市花园”小区景观渠水处理方案的中试研究，旨在寻找一种既简便易行，又合乎城市生态要求的处理工艺来促进受污染城市景观水体水质的改善。本文提出了将传统的砂石过滤与湿地塘床相结合的组合处理工艺——生物滤沟，并对其在常温下处理受污染城市河水的性能进行了试验研究。实验内容包括：生物滤沟的启动、生物滤沟在常温下处理受污染河水的运行性能及有关参数对处理效果的影响。
试验结果表明，生物滤沟采用多级跌水的自然曝气方式是成功的，能有效的控制出水的嗅味、氨氮值和提高有机物的去除效果。改进后的生物滤沟在16～24℃的条件下采用自然挂膜启动方式，60d左右完成启动过程。生物滤沟的运行性能试验根据不同的水力停留时间(HRT)设定了5种运行工况，试验结果表明，有机物的去除率随HRT的减小而降低，当HRT大于8.2h，有机容积负荷小于0.1665kgCOD／m~3．d时，生物滤沟有稳定的去除效果，COD的去除率在56％以上，出水COD值小于24mg／L，SS的去除率在80％以上，出水SS值小于15mg／L，能满足V类水质标准。另外，生物滤沟对氮、磷也有一定的去除效果，TP的去除率在40％以上，但氨氮去除率仅为30％左右，试验结果表明溶解氧分布不均是氨氮去除率低的一个重要原因。
A new approach --Biological Infiltration Gallery (BIG) is proposed in this paper for the enhancement of urban polluted landscape water. The approach uses a unit process with the characteristic of both traditional sand filter and wetlands. Study in this paper include start-up the BIG under condition of natural temperature performance of the BIG treating polluted urban stream water and the effects of the parameters correlated to the BIG.
The result demonstrate that aeration by multilevel weirs of the BFG can improve the water quality of effluent, especially can effectively decrease the odour and organic contaminants in water. It takes about 60d to complete the BIG start-up under the temperature of 16~25癈 without seed sludge or sewage. HRT is an important factor that affects the performance of BFG, the result indicate that when HRT is above 8.2h and organic volume loading is below 0.1665kgCOD/(m3. d) ,COD removal efficiency can stabilize above 56% and COD of effluent is below 24mg/L, and SS removal efficiency can stabilize above 80% and SS of effluent is less than 15mg/L Moreover , N, P can also be removed by BIG to some degree , the removal efficiency of TP is above 40%, but removal efficiency of NH3-N is only 30%, results of the research indicate that uneven distribution of dissolved oxygen in BIG is the main reason which leads to lower removal efficiency of NHrN.
试验结果表明，生物滤沟采用多级跌水的自然曝气方式是成功的，能有效的控制出水的嗅味、氨氮值和提高有机物的去除效果。改进后的生物滤沟在16～24℃的条件下采用自然挂膜启动方式，60d左右完成启动过程。生物滤沟的运行性能试验根据不同的水力停留时间(HRT)设定了5种运行工况，试验结果表明，有机物的去除率随HRT的减小而降低，当HRT大于8.2h，有机容积负荷小于0.1665kgCOD／m~3．d时，生物滤沟有稳定的去除效果，COD的去除率在56％以上，出水COD值小于24mg／L，SS的去除率在80％以上，出水SS值小于15mg／L，能满足V类水质标准。另外，生物滤沟对氮、磷也有一定的去除效果，TP的去除率在40％以上，但氨氮去除率仅为30％左右，试验结果表明溶解氧分布不均是氨氮去除率低的一个重要原因。
A new approach --Biological Infiltration Gallery (BIG) is proposed in this paper for the enhancement of urban polluted landscape water. The approach uses a unit process with the characteristic of both traditional sand filter and wetlands. Study in this paper include start-up the BIG under condition of natural temperature performance of the BIG treating polluted urban stream water and the effects of the parameters correlated to the BIG.
The result demonstrate that aeration by multilevel weirs of the BFG can improve the water quality of effluent, especially can effectively decrease the odour and organic contaminants in water. It takes about 60d to complete the BIG start-up under the temperature of 16~25癈 without seed sludge or sewage. HRT is an important factor that affects the performance of BFG, the result indicate that when HRT is above 8.2h and organic volume loading is below 0.1665kgCOD/(m3. d) ,COD removal efficiency can stabilize above 56% and COD of effluent is below 24mg/L, and SS removal efficiency can stabilize above 80% and SS of effluent is less than 15mg/L Moreover , N, P can also be removed by BIG to some degree , the removal efficiency of TP is above 40%, but removal efficiency of NH3-N is only 30%, results of the research indicate that uneven distribution of dissolved oxygen in BIG is the main reason which leads to lower removal efficiency of NHrN.
引文
[1] 王祥荣编著，《生态与环境——城市可持续发展与生态环境调控新论》，东南大学出版社，2000，4。
[2] 宋永昌、由文辉等编著，《城市生态学》，华东师范大学出版社，2000，10。
[3] 阎水玉，王祥荣，“城市河流在城市生态建设中的意义和应用方法”，《城市环境与城市生态》，Vol12，No．6，1999。
[4] 张忠祥，钱易，《城市可持续发展与水污染防止对策》，中国建筑工业出版社，1998。
[5] Julie Stauffer著，《水危机》，科学出版社，2000，3。
[6] B.T.哈特著，《水质管理——水环境中污染物的迁移和归宿》，中国环境科学出版社，1991。
[7] 王占生、刘文君等编著，《微污染水源水饮用水处理》，中国建筑工业出版社，1999，10。
[8] K.马迪克、S.孔斯特编著，《污水生物处理和水污染控制》，中国环境科学出版社，1991，10。
[9] 张自杰等编著，《排水工程》(第三版)，中国建筑工业出版社，1996。
[10] 耿安朝、张洪林编著，《废水生物处理发展与实践》，东北大学出版社，1997，10。
[11] 刘雨、赵庆良、郑兴灿编著，《生物膜法污水处理技术》，中国建筑工业出版社，2000，3。
[12] Erich, Nicoll, "Small water pollution control works: :design and practice", EILIS HORWOOD Limited, Chichester。
[13] Hiley P D. "The reality of sewage treatment using wetland ", ICWS'Proc., 1994。
[14] 肖羽堂，许建华，“生物接触氧化法净化微污染原水的机理研究”，《环境科学》，Vol．20，No．3，1999，5。
[15] 于鑫、李旭东、杨仕俊，“微污染原水的生物流化床预处理技术试验研究”，《环境工程》，Vol．17，No．5，1999，10。
[16]李家就、杨文进等，“受污染珠江水的生物膜法预处理研究”，《中国给水排水》， Vol．15，No．7，1999。
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[18]梅翔，陈洪斌等，“微污染原水生物接触氧化处理工艺的启动与运行工况调节”，《给水排水》，Vol．25，No．4，1999。
[19]梅翔，陈洪斌等，“微污染原水生物接触氧化处理工艺中几种填料处理效果的初步比较”，《给水排水》，Vol．25，No．5，1999，
[20] Katherine D.Young and Edward L.Thackston, "Housing density and bacterial in urban streams", Journal of Environmental Engineering,Dec. 1999。
[21]于捷、张杰编著，《给水排水快速设计手册2》中国建筑工业出版社，1996，2。
[22]国家环保局等编著，《水和废水监测分析方法》，中国环境科学出版社，1989。
[23]奚旦立、孙裕生、刘季英编著，《环境监测》，高等教育出版社，1995，4。
[24]中科院成都生物研究所，《沼气发酵常规分析》，北京科学技术出版社，1984。
[25]胡家俊、周群英，《环境工程微生物学》，高等教育出版社，1988。
[26]顾夏声、李献文、俞毓馨编著，《水处理微生物学基础》(第二版)，中国建筑工业出版社，1996。
[27] Mckinney, "Microbiology for sanitary engineerins", McCraw-Hill Book. Co., 1962。
[28]顾夏声编著，《废水处理模式》，清华大学出版社，1993。
[29]张希衡等编著，《废水厌氧生物处理工程》，中国环境科学出版社，1984。
[30]郑元景编著，《废水厌氧生物处理工程》，中国建筑工业出版社，1988。
[31]方芳，硕士论文，《变速生物滤池处理城市污水生产性试验研究》，1999，12。
[32] Joseph A.Salvato, P. E. "Environmental engineeringand sanitation" (third edition), Wiley-interscince pubication, (Environmental mince and technolog, ISSN 0194-0287.
[33]Wolfgang Kuchn and Uwe mueller, "fiver bank infiltration", J. AWWA, 2000, 11。
[34]郑兴灿、李亚新编著．《污水除磷脱氮技术》，中国建筑工业出版社，1998。
[35]徐亚同编著，《废水生物处理的运行和管理》，上海华东师范大学出版社，1989。
[36]谢志平，“水源异嗅和给水除臭”，中国城镇供水协会安徽分会，1989。
[37]曹凤中、戴天有等编译，《地表水污染及其控制》，中国环境科学出版社，1993，12。
[38]Gameson A. L. H., "Weirs and the aeration of river", J. Inst。Wat. Eng. ll,1957。
[39]Dpartment Of the Environment(1973), "Aeration at weirs", Notes on Water pollution, No.61 Water Research Laboralory Stevenage。
[40]沈耀良，王宝贞编著，《废水生物处理新技术——理论与应用》，中国环境科学出版社，2000，9。
[41]吴晓磊，“人工湿地废水处理机理”，《环境科学》，Vol．16，No．3，1995。
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[44]朱彤、许振成、胡康萍，“人工湿地污水处理系统的应用研究”，《环境科学研究》，Vol．4，No．5，1991。
[45]Reed, Sherwood C. and Donald S Brown, "Constructed wetlands—the first generation", Water Environment Research, Vol. 64, No. 6, 1992。
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[47]张万友等，“好氧生物膜过滤装置的研究”，《中国给水排水》，Vol．16，No．12，2000。
[48]Http: //news. sina. com. cn/c/2001-10-24/384868.html。
[49]陈伟等，“苏州河河道曝气复氧探讨”，《给水排水》，Vol．27，No．4，2001。
[50] Http: //news.sina.com.cn/bc/2001-10/-01/123981.html 。
[51]田盛元、肖曰嵘编著，《实验设计与数据处理》，中国建筑工业出版社，1997。
[52] B. Thoren, H. Boren, et al. "Characterization and identification of odors compounds in ozonaed waters" Wat Sci. Tech. 1992, vol.25, No. 2。
[53]金相灿等编著，《沉积物污染化学》，中国环境科学出版社，1992。
[54]许保玖、龙腾锐编著，《当代给水与废水处理原理》(第二版)，高等教育出版社，2000，9。
[55]沈耀良、王宝贞，“废水生物除磷工艺中聚磷菌的作用机制及运行控制要点”，《环境科学与技术》，1995，2。
[56] Levin G.V. and Shapiro J. "Metabolic uptake of phosphorus by waste water organisms" Wat Pollut. Control. Feb, 1965, Vol. 37。
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[60] Kikuth R. "Okochemische leistungenttoherer pflanzen", Naturwiss, 1970, 57。
[61]李科德、胡正嘉，“芦苇床系统净化污水的机理”，《中国环境科学》，Vol．15，No．2，1995，4。
[62]王祖农编著，《土壤微生物学》，科学出版社，1955。
[63]中科院南京土壤研究所，《土壤微生物研究》，北京：科学出版社，1983。
[64] Brix H. "Functions of macrophytes in constructed wetlands", Wat Sci. Tech. 1994,Vol. 29, No. 4。
[65]邵广林，“水浮莲挣化富营养湖泊试验研究”，《环境与开发》，Vol．16，No．2，2001。
[66] Reed, Sherwood C, Ronald WCrites and E Joe Midlebrooks, "Natural system of waste management and treatment"(second edition), McCraw Hill, New York。
[67]胡康萍，“人工湿地设计中的水力学研究”，《环境科学研究》，Vol．4，No．5，1997。
[68]方振东等，“水力负荷对生物陶粒反应器运行的影响”，《环境科学》，Vol．9，No．2，1997。
[69] Fransolet, G, et al., "Influerence of temperature on bacterial", development in waters, Ozone Sci. Engrg.
[70]王庆安等，“成都市活水公园人工湿地塘床系统的生物群落”，《重庆环境科学》，Vol．23，No．2，2000。
[71] Olson, Richard K "Created and natural wetlands for controlling nonpoint source pollution" ,C. K. Smoley, Bica Raton, Florida。
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[73] Ben R. Urbonas "Design of a sand filter for stormwater quality enhancement", Water Environment Research, Vol. 71, No. 1, 1999。
[74]陈利项，傅伯杰，“农田生态系统管理与非点源污染控制”，《环境科学》，Vol.21，No．2，2000，3。
[2] 宋永昌、由文辉等编著，《城市生态学》，华东师范大学出版社，2000，10。
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[65]邵广林，“水浮莲挣化富营养湖泊试验研究”，《环境与开发》，Vol．16，No．2，2001。
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[74]陈利项，傅伯杰，“农田生态系统管理与非点源污染控制”，《环境科学》，Vol.21，No．2，2000，3。
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