（环境工程专业论文）人工快渗系统处理农药废水处理站尾水的实验研究.pdf

人工快渗系统处理农药废水处理站尾水的实验研究 摘要 本文利用人工快速渗滤系统对合肥某农药废水处理站尾水进行处理，研究 分析了湿干比、水力负荷、水力负荷周期、有机负荷、滤层厚度、通风状况以 及c n 比对系统性能的影响，实验结果表明： 湿干比为1 ：4 时系统对c o d c ，、氨氮及总氮的去除效果最佳且经济可行， 最大c o d c ，和t n 去除率分别达到4 8 9 和3 7 0 8 。随着水力负荷周期增大， 系统对c o d c ，和氨氮去除率不断降低，而对总氮去除率升高。水力负荷的变化 对c o d c ，的去除影响较小，但对氨氮的去除影响较大，水力负荷超过2 5 m d 会导致氨氮的降解效率明显下降，水力负荷的增大也会导致总氮去除效率逐步 降低。在有机负荷o 0 6 k g c o d m 3 d 到o 1 5 k g c o d m 3 d 之间，系统能保持对 c o d c ，4 0 以上的去除率。滤层厚度为6 0 c m 便能对污水中c o d c ，有较好的去 除，其去除率达到4 9 3 3 ：但对t n 的去除率却很低，只有1 1 6 6 。提高c n 比，能有效提高系统对t n 的去除效率，当c n 比提高至6 ：1 不仅可获得较高 的t n 去除率也能使出水c o d c ，浓度达到排放标准。设置通气管能改善c r i 系 统的运行效果，但是作用不大。 紫外光谱分析表明：废水经过人工快速渗滤系统处理后，其中主要污染物 结构发生了很大的变化，在厌氧条件下，含氮杂环类物质通过氮原子邻位的羟 基化过程使得其结构被打破，被好氧微生物迸一步分解为c 0 2 和水。 关键词：人工快速渗滤系统农药废水处理站尾水 可行性 降解途径 t r e a t m e n to ft a i l r a c eo fp e s t i c i d ew a s t e w a t e rt r e a t m e n t s t a t i o nb yc o n s t r u c t e dr a p i di n f i l t r a t i o ns y s t e m a b s t r a c t i nt h i s p a p e r ，c o n s t r u c t e dr a p i di n f i l t r a t i o ns y s t e mi su s e df o rt a i l r a c eo f p e s t i c i d ew a s t e w a t e r t r e a t m e n ts t a t i o n ；t h e w e t d r yr a t i o ，h y d r a u l i cl o a d i n g ， h y d r a u l i cl o a d i n gc y c l e ，o r g a n i cl o a d ，f i l t e rt h i c k n e s s ，v e n t i l a t i o n ，a n dc nr a t i oa r e r e s e a r c h e da n da n a ly z e dt oi m p a c to nt h es y s t e mp e r f o r m a n c e t h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o wt h a t ： t h er e m o v a lo fc o d c r ，a m m o n i aa n dt o t a ln i t r o g e na r et h eb e s ta n d e c o n o m i c a l l yf e a s i b l ew h e nw e t - d r yr a t i oo f1 ：4 ，t h em a x i m u mc o d c ra n dt n r e m o v a lr a t e sr e a c ht o4 8 9 a n d3 7 0 8 r e s p e c t i v e l y w i t ht h ei n c r e a s eo f h y d r a u l i cl o a d i n gc y c l e ，t h er e m o v a lo fa m m o n i an i t r o g e na n dc o d c rw e r er e d u c e d ， w h i l et h et o t a ln i t r o g e nr e m o v a lr a t ew a si n c r e a s e d c h a n g i n gt h eh y d r a u l i cl o a d i n g i sl i t t l ee f f e c tt oc o d c r r e m o v a l ，b u tag r e a ti m p a c to nt h ea m m o n i ar e m o v a l w h e n t h eh y d r a u l i cl o a d i n gi sm o r et h a n2 5 m d ，i tw o u l dr e s u l ti nt h es i g n i f i c a n t d e g r a d a t i o no ft h ee f f i c i e n c yo fa m m o n i an i t r o g e n ，t h ei n c r e a s eo fh y d r a u l i c l o a d i n gc a nl e a dt ob e i n gr e d u c e do ft o t a ln i t r o g e ng r a d u a l l yr e m o v a l h y d r a u l i c l o a d i n gm o r et h a n2 5 m d w o u l dr e s u l t i nt h es i g n i f i c a n td e g r a d a t i o no ft h e e f f i c i e n c yo fa m m o n i an i t r o g e n ，t h ei n c r e a s eo fh y d r a u l i ci o a d i n gc a nl e a dt ob e i n g r e d u c e do ft o t a l n i t r o g e ng r a d u a l l yr e m o v a l i n c r e a s i n g t h e o r g a n i c l o a d 0 0 6 k g c o d m dt o 0 15 k g c o d m 3 d ，t h es y s t e mc a nm a i n t a i nc o d c rr e m o v a l m o r et h a n4 0 f i l t e rt h i c k n e s so f6 0 c mc a nb eb e t t e rt or e m o v ec o d c ri ns e w a g e ， a n dt h er e m o v a lr a t er e a c h e st o4 9 3 3 ，b u tt h et nr e m o v a lr a t ei sv e r yl o w ，o n l y 11 6 6 t h ei n c r e a s eo fc nr a t i oc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h es y s t e mt nr e m o v a l e f f i c i e n c y i tn o to n l yg e t s ah i g h e rt nr e m o v a le f f i c i e n c yb u ta l s oc o d c r c o n c e n t r a t i o n so fe f f l u e n tt od i s c h a r g es t a n d a r dw h e nt h ec nr a t i ow a si n c r e a s e d t 06 ：1 v e n t i l a t o rs e t t i n g sc a ni m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fc r is y s t e m ，b u ti ti sn o t v e r yu s e f u l t h eu l t r a v i o l e ts p e c t r u ms h o w st h a ti th a sg r e a tc h a n g e so fm a i np o l l u t a n t s t r u c t u r eo nt h et r e a t m e n to fc r i u n d e rt h ec o n d i t i o no fa n a e r o b i c ，t h es t r u c t u r eo f n i t r o g e nh e t e r o c y c l i cs u b s t a n c e sw a sb r o k e nb yh y d r o x y l a t i o np r o c e s so fa d j a c e n t n i t r o g e na t o m ，a n di tw a sd e g r a d e dt oc 0 2a n dh 2 0 a tl a s t k e y w o r d s ：c o n s t r u c t e dr a p i di n f i l t r a t i o ns y s t e m ；t a i l r a c eo fp e s t i c i d ew a s t e w a t e r t r e a t m e n ts t a t i o n ；f e a s i b i l i t y ；a p p r o a c ho fd e g r a d a t i o n 3 图2 1 图2 2 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 - 6 图3 7 图3 8 图3 - 9 图3 10 图3 1 1 图3 12 图3 13 图3 1 4 图3 15 图3 16 图3 17 图3 18 图3 19 图4 1 图4 2 图4 3 插图清单 实验装置图! 1 4 实验技术路线图1 6 c o d c ，进出水浓度和平均去除率随时间变化曲线2 0 氨氮进出水浓度和平均变化率随时间变化曲线2 0 不同湿干比对c o d c ，去除效果的影响曲线2 2 不同湿干比对n h 3 n 变化效果的影响曲线2 3 不同湿干比对t n 去除效果的影响曲线2 4 不同水力负荷对c o d c ，去除效果的影响曲线2 5 不同水力负荷周期对n h 3 n 变化效果的影响曲线2 6 不同水力负荷对t n 去除效果的影响曲线2 7 不同水力负荷周期对c o d c ，去除效果的影响曲线2 9 不同水力负荷周期对n h 3 n 变化效果的影响曲线2 9 不同水力负荷周期对t n 去除效果的影响曲线3 0 c o d c 。浓度及去除率随滤层厚度变化曲线3 l n h 3 n 浓度随滤层厚度变化曲线3 2 n 0 2 n 浓度随滤层厚度变化曲线3 3 n 0 3 n 浓度随滤层厚度变化曲线3 4 t n 浓度及去除率随滤层厚度变化曲线3 4 不同有机负荷对c o d c 。去除率的影响曲线3 5 不同c n 对c o d c ，去除效果的影响曲线3 7 不同c n 对t n 去除效果的影响曲线3 8 电子能级跃迁示意图k 4 l 蓝移、红移、增色、减色效应示意图4 2 废水处理前后紫外光谱图4 3 表1 1 表2 1 表2 2 表2 3 表3 一l 表3 2 表3 3 表3 4 表3 5 表3 6 表3 7 表3 8 表3 - 9 表3 1 0 表3 1 1 表3 1 2 表3 13 表3 1 4 表3 15 表3 1 6 表3 17 表3 18 表3 1 9 表格清单 污水土地处理系统的工艺类型比较2 实验用水水质1 4 测试项目和方法1 5 实验使用仪器1 5 第一阶段c o d c ，及氨氮浓度数据表1 9 第二阶段c o d c ，及氨氮浓度数据表1 9 第三阶段c o d c ，及氨氮浓度数据表1 9 不同湿干比对c o d c ，的去除效果2 1 不同湿干比对n h 3 n 的效果2 2 不同湿干比对t n 的去除效果2 3 不同水力负荷对c o d c ，的去除效果2 5 不同水力负荷周期对n h 3 n 的效果2 6 不同水力负荷对t n 的去除效果2 6 不同水力负荷周期对c o d c ，的去除效果2 8 不同水力负荷周期对n h 3 n 的效果2 9 不同水力负荷周期对t n 的去除效果3 0 不同滤层厚度对c o d c ，去除的影响3 l 不同滤层厚度对n h 3 n 、n 0 2 一n 、n 0 3 n 的影响3 2 不同滤层厚度对t n 去除韵影响3 4 不同有机负荷对c o d c ，去除效率的影响3 5 通气管对c r i 运行效果的影响3 6 不同c n 对c o d c ，去除的影响3 7 不同c n 对t n 去除的影响3 7 独创性声明 本人声明所廿交的1 何论文是本人住导师指导卜进 的研究i ：作及耳又得的研究成果。据找所 矢 j ，除了文中特别加以标忠利致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金8 墨! ：些厶鲎 或其他教育机 ： = i 的学何或证l0 而使州过的材料。与我一同i ? 作 的同忠对本研究所做的任何贡献均已往论文中作了明确的说明并表示谢意。 学何论文作者签字狱妊字目跏年红砌 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒8 巴! ：、业厶：差有火保留，使川。学何论文的规定，有权保留j f 向 国家有关部fj 或机构送交论文的复印什平| i 磁需= ，允许论文被态阅或借阅。本人授权盒8 里! ：些厶 兰l 可以将学伊论文的全部或部分论文内容编入有天数据库进行检索，可以采川影印、缩印或扫 描笛复制手段保存、汇编学何论文。 ( 保密的学f ；1 7 ：论文住解密f 斤适川本授权ie ) 神论一名：驮艮钟魏 签字日期：2 痧年年月) z 日 签字目删渖，p 年乒月脚 学位论文作者毕业斤左向： l ：作单位： 通讯地址： 电活： 邮编： 致谢 三年的硕士研究生的学习和生活就要结束了。有许许多多的舍不得，也有 许许多多的感谢要说。 首先要衷心感谢的是我的导师周元祥老师! 您三年来对我学习和研究的悉 心指导和谆谆教诲令我终身受益。在您的指导下，我在各方面的能力都得到了 相应的提高。您的睿智、对知识孜孜不倦的追求、对教育科学研究的热爱、严 谨的治学态度让我学到了如何做事，您在生活中的幽默、宽容、豁达教会了我 如何做人。千言万语在此刻化为了一句“谢谢您! ”。 同时还要感谢资源与环境工程学院的各位老师对我的悉心教导和培养。感 谢石倩倩、宋静、曹帆、张立凯、沈浩等同学及李继、石国玉、曾庆龙、刘秀 等师弟师妹对我的鼓励与帮助。感谢我的家人和朋友们，你们给了我很多无私 的关怀与支持，谢谢你们! 最后再次真挚的向我的老师、同学、朋友、亲人表示谢意! 张展 2 0 1 0 年4 月 4 第一章绪论 1 1 研究背景 水是人类赖以生存和发展的基本条件，随着社会进步与人类文明的不断发 展，水在人类生活和生产中的地位日益突出，没有足够的水资源，工农业生产 将无法进行；没有淡水资源，人类自身也将无法生存下去。为了解决水资源日 益紧张的问题，人们在积极节约水资源的同时，也把废水回用作为一个重要的 途径。 在各种废水中，工业废水所占的比重很大，因此工业废水的回用显得尤为 重要。经过二级处理后的工业废水虽然能达到外排标准，但其中仍残留着一定 量的有机污染物，无机污染物，重金属离子，病毒等有毒有害物质l l 】。若需对 二级处理后的污水进行回用则必须进行深度处理。污水深度处理技术有生物法、 物理法、化学法以及物理化学法，其中生物法的应用最为广泛。生物法主要包 括活性污泥法和生物膜法、厌氧生物处理法、稳定塘和湿地处理【2 j 。污水的生 物处理方法虽然有很多优点但还存在一些难以克服的缺点，如基建和投资费用 高，操作复杂难以管理，产生大量污泥等。因此寻找一种新的有效的污水深度 处理的方法具有重要的现实意义。 1 2 污水土地处理系统的分类及特点 污水土地处理系统可以定义为：利用土壤微生物植物系统的陆地生态系 统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能处理城市污水及一些工业废水， 使水质得到不同程度改善，实现废水资源化与无害化的常年性生态系统工程【3 j 。 1 2 1 污水土地处理系统的分类 根据处理目标、处理对象的不同，土地处理系统可分为快速渗滤( r a p i d i n f i l t r a t i o nl a n dt r e a t m e n ts y s t e m ) 、慢速渗滤( s l o wr a t ei n f i l t r a t i o nt r e a t m e n t s y s t e m ) 、地表漫流( o v e r l a n d f l o wt r e a t m e n ts y s t e m ) 、地下渗滤( s u b s u r f a c e i n f i l t r a t i o nt r e a t m e n ts y s t e m l 、湿地系统( w e t l a n ds y s t e m ) 等5 种工艺类型”j 快速渗滤土地处理系统( r i ) 是将污水有控制地投配到具有良好渗滤性能的 土壤表面，污水在向下渗透过程中，在生物氧化、硝化、反硝化、过滤、沉淀、 氧化和还原等一系列作用下，得到净化处理的一种污水土地处理工艺类型p j 。 慢速渗滤处理系统( s r ) 是将污水投配到种有植物的土壤表面，污水在流经 土壤表面以及在土壤植物系统内部垂直渗滤时得到净化的土地处理工艺1 6 j 。 地表漫流处理系统( o f ) 是将污水有控制地投配到生长多年生植物、坡度和 缓、土壤渗透性较差的坡面，污水在地表以薄层沿坡面流动过程中得到净化的 一种污水处理工艺类型1 7 j 。 地下渗滤处理系统( s i ) 是利用并强化土壤微生物及土壤植物稳定生态系 统的净化功能，采用在土壤亚表面布水的方式投配污水，将污水投配到具有一 定构造和良好扩散性能的土层中，使污水中的污染物在生态系统的物质循 环中进行降解，净化水质，使污水中的能量通过生态系统的能量流动逐级充分 利用，以维持生态系统正常发挥的中小规模的生态处理工程【_ 7 1 。 湿地处理系统( w l ) 是将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态，生长 有芦苇、香蒲等沼泽生植物的土地上，污水在沿一定方向流动过程中在耐水植 物和土壤联合作用下得到净化的一种土地处理系统。污水湿地系统的类型有天 然湿地系统、自由表面人工湿地系统、地下潜流湿地系统、垂直流人工湿地等 【8 】 0 各种工艺对废水处理程度、工艺参数等方面存在着一定的差异，如表1 1 所示。 表1 1污水十地处理系统的工艺类型比较9 1 0 】 1 2 2 污水土地处理系统的特点 与其他污水处理方法相比，土地处理系统具有以下优点f 1 1 】： ( 1 ) i 艺类型灵活多样，基建投资省 土地处理系统的基建费用主要取决于土地价格，由于土地处理系统类型的 多样性，可充分利用当地地形，选择那些征地费用低，不适于农业开发的土坡、 2 荒山、废弃河道、废矿坑、矿山塌陷和坑口电厂的粉煤灰场等作为处理场地， 一般来说，其投资只有常规处理的1 3 1 2 ，还兼有国土整治、绿化环境的作用。 ( 2 ) 管理方便，运行费用低，处理效果稳定 由于工程构造简单，其运行维护也方便，所以土地处理不需要投加化学药 品和复杂的机械设备，不产生大量污泥，运转和维护费用低，可以节省人力物 力，对于我国那些缺乏资金和专业技术人员的中小城市和乡镇非常适合。实践 证明，设计合理、运行和维护良好的土地处理系统，其出水水质能达到甚至优 于其他资源化技术，尤其是在去除氮、磷、可溶性有机物、细菌等方面，都远 远优于其他常规资源化技术，而运行维护费用只有常规处理的1 5 1 3 。 ( 3 ) 能充分利用水、肥资源 土地处理系统实现污水的充分净化的同时，能使水、肥资源的循环再生和 有效利用，达到污水的处理与利用相结合的目的。经处理后的水可相应作为城 市供水水源、杂用水及工农业用水等。这对水资源短缺的地区更为重要。 不过土地处理系统也存在着难以克服的缺点1 1 副： ( 1 ) 场地要求严格 因为污水土地处理系统是利用天然土地系统的自净化功能，所以不是任何 场地、土壤都适用污水土地处理系统，不同的工艺类型，要求不同的土壤、气 候、水文等场地条件。 ( 2 ) 土壤堵塞 土壤作为污水土地处理系统组成的基质，对污水的净化起着物理截留、化 学沉淀、吸附、氧化还原等作用，在这些过程中会引起土壤孔隙的堵塞，进而 影响系统的净化效果，严重的会使该系统停止运行。 ( 3 ) 水力负荷偏小 在污水土地处理系统中，水力负荷是最重要的参数，它直接影响着污水土 地处理系统的优劣，如果水力负荷大于系统环境的同化容量，污水会穿透系统， 污染地下水及承接水体，造成二次污染。 ( 4 ) 温度条件影响较大 一般情况下，当温度低于5 度时，污水处理的生化反应就极其缓慢，这就 限制了污水土地处理系统在北方，特别是比较寒冷的地方使用。 针对上述问题，近年来中国地质大学的钟佐桑教授等在r 1 系统的基础上， 提出了采用渗透性能较好的天然砂或人工填料代替天然土层营建污水处理系统 的方案，并将这种处理系统命名为人工快速渗滤系统( c o n s t r u c t e dr a p i d i n f i l t r a t i o n ，简称c r i ) 。它对r 1 系统作了一些改进，在增大水力负荷、减小气 候影响等方面有所改善，是一种新型的污水土地处理系统。 1 3 人工快速渗滤系统的研究与进展 1 3 1c r i 系统的组成和运行方式 ( 1 ) c r i 的组成 c r i 系统由预处理系统、配水池、快渗池、以及清水池组成。 1 、预处理系统：预处理系统的主要作用是降低污水中的s s ，以便提高快渗 池的渗滤速度，防止系统堵塞。 2 、配水池：配水池的主要功能是存贮预处理出水，以保证快渗池的正常运 行。 3 、快渗池：快渗池是c r t 系统的核心单元，其主要由渗透性良好，且具备 一定吸附能力、颗粒直径主要集中在0 4 5 0 7 m m 的天然河沙组成其功能是当 污水在通过快渗池过程中产生综合的物理化学和生物反应使污染物得以去除， 其中主要是生物作用。 4 、清水池：主要功能是贮存处理过后的水，以便回收利用。 ( 2 ) c r i 系统的运行方式 c r i 系统采用淹水和落干相交替的工作方式运行，即定期投放污水，使快 渗池淹没，而后停止投放，让污水落干，使快渗池充分复氧，污染物质得以充 分降解。淹水、落干往复循环，一方面可以防止由于有机物的生长所造成的快 渗池的堵塞，恢复系统渗透性能：另一方面可使系统内部形成好氧、厌氧交替环 境，从而使c r i 系统具有独特的污染物净化功能。 1 3 2c r i 系统的主要特点 c r i 系统对污染物的去除的机理目前尚不完全清楚，但主要是通过过滤、 吸附和生物降解作用共同完成，其中包括了物理、化学和生物作用，最主要的 是生物作用，既有好氧生物降解也有厌氧生物降解，也包括一些兼氧生物的作 用。总的说来c r i 系统具有以下特点【l3 】： ( 1 ) 渗滤介质一般选择既具有一定的渗透性能，又具有一定离子交换容量 的天然河砂。 ( 2 ) 滤层的厚度一般为1 2 m 。 ( 3 ) 水力途径一般是垂直流，污水自上而下自流通过渗滤介质。 ( 4 ) 快滤池之后不需再设二次沉淀池。 ( 5 ) 一般不需曝气和反冲洗。 ( 6 ) 由于采用人工建造，机动灵活，不受场地条件限制，不会因渗漏而造 成对地下水环境的影响。 ( 7 ) 系统的主体结构可以置于地上，也可以埋于地下。因此，受气候条件 影响较少，年四季都能保证稳定、正常的运行。特别是在北方寒冷地区，更 能突出c r i 的实用性。 ( 8 ) 采用人工介质回填，系统水力负荷高( 一般大于l m d ) ，占地面积小。 4 ( 9 ) 渗滤介质的可选性， 调整设计参数，机动灵活。 1 3 3c r i 系统的研究进展 综合国内外的研究成果， 几个方面： 使得系统可以根据不同进水浓度和出水水质要求 人工快速渗滤系统研究的新进展主要集中在以下 ( 1 ) 渗滤介质的研究 李冰等【1 4 】利用填料天然沸石对人工快渗系统c r i 进行了模拟实验。研究 结果表明，c r i 对c o d 、氨氮有较好的去除效果；在有机负荷0 2 0 6 k g c o d ( m 3 d ) 、水力负荷周期1 2 5d 和湿干比2 ：1 一l ：3 的适宜工艺条件下，c o d 的去 除率可达到7 0 9 0 ，氨氮去除率达到9 0 ；增大水力负荷周期和减小湿干 比都有利于c o d 的去除。 黄赞芳等【”】利用c r - i 系统在不同的填料的情况下对微污染河水进行试验， 结果表明：粗砂滤柱出水水质n h 3 n 在0 0 5m g l 以下，t n 在l m g l 以下， c o d e r 在15 - 4 0 m g l 范围，t p 在0 1m g l 以下，叶绿素a 在2m g l 以下；砾 石滤柱出水水质n h 3 n 在o 0 5 m g l 以下，t n 在1 5m g l 以下，c o d e r 在3 5 m g l 左右，t p 在o 1 m g l 以下，叶绿素a 在1 5 m g l 范围。粗砂滤柱与砾石 滤柱对微污染水的去除效率基本相同，但砾石滤柱渗透系数与粗砂滤柱相比， 大了2 个数量级。 欣庆等【1 6 】用自制的实验室快速渗滤系统模拟反应器对生活污水进行处理。 研究结果表明，天然土为填料放入模拟器对c o d c r 最大去除率为9 3 7 ，t n 为6 9 2 ，t p 为8 3 4 ；沸石为填料的模拟器对c o d e r 最大去除率为8 6 4 ， t n 为4 5 1 ，t p 为5 5 3 ；陶粒为填料的模拟器对c o d c r 最大去除率为7 4 4 ， t n 为3 7 9 ，t p 为3 8 4 李丽等【1 7 】设计了天然河砂分别与火山岩和沸石组合的新型混合填料地下 式人工快渗系统，并以受污染河水为处理对象，进行了为期3 个月的现场试验。 结果表明：火山岩与河砂混合填料渗滤池的综合处理效果最佳，河水经其处理 后，出水的n h 3 n 和c o d 平均浓度可达到地表水环境质量标准的1 1 1 类标准； 其平均水力负荷可达到4 1 m d ，是传统土地处理系统的1 0 倍。 朱夕珍等【18 】选取石英砂、煤灰渣和高炉渣作为介质，再按适当的比例配以 有机质和土壤组成人工土填料处理柱，在为期1 年多的运行试验结果表明，煤 灰渣基质对化粪池出水中c o d 、b o d 5 和t p 的去除率分别达到7 1 8 8 、 8 0 8 9 和7 0 8 5 。高炉渣基质对化粪池出水中c o d 和b o d 5 的去除率分 别为4 7 5 7 和7 0 7 7 ，但对总磷的去除率高达8 3 9 0 。石英砂基质虽 然对化粪池出水中c o d 、b o d 5 和t p 的去除率分别为3 6 4 9 、6 5 7 5 和 4 0 5 5 ，但其导水能力最好，水力负荷最高。 y o u n gw k a n g 等【1 9 】主要研究了用粗砂和细砂结合处理土耳其加工废水的 可行性，结果表明在较低的水力负荷下，虽然导致较高的初始建造费用，但是 可以延迟反应器的寿命，对c o d 去除率也到达了9 4 ，因此是可行的。 m o n r o el 和w e b e r s h i r k t 2 0 】在实验中添加不同用量的从卡尤加湖悬浮物中 提取的酸可溶性物质( c l s e ) 来研究对慢砂滤池性能的影响。结果表明：添加 了卡尤加湖酸可溶性提取物( c l s e ) 的慢砂滤池可以去除了进水中9 9 9 9 9 9 的大肠杆菌而未添加卡尤加湖酸可溶性提取物( c l s e ) 的慢砂滤池仅去除了进 水中5 0 的大肠杆菌。 ( 2 ) 系统设计运行参数的研究 崔理华等【2 1 】利用人工土柱和中试工程开展了人工土快滤处理系统的进水 水质试验。试验结果表明：人工滤床的b o d 5 降解过程符合一级反应动力学规 律，具有较强的耗氧( b o d 5 ) 处理能力，滤床对进水c o d 浓度要求范围为2 0 0 3 0 0 m g l ，整个处理系统进水c o d 浓度要求在4 0 0 7 0 0 m g l 以下。 袁东等【2 2 】采用人工快速渗滤模拟柱进行试验，研究了不同填料层厚度对人 工快速渗滤系统去除小城镇污水中污染物效果的影响。结果表明：砾石垫层对处 理效果无影响，但填料厚度对各种污染物去除率有较大影响，在去除c o d 时， 填料厚度的影响与系统的运行周期长短有关，短周期的影响大于长周期。 郭伟、李培军等【2 3 】建立并模拟运行了以黑土和石英砂为介质的人工快速渗 滤系统，并给出了以最大c o d 去除率为目标的系统主要参数的设计方法。用 倒数方程法来求得系统的c o d 稳定去除率，利用逐步回归法，建立了人工快 速渗滤系统的主要设计参数与c o d 去除率之间的多元线性回归模型。研究结 果得到的主要参数优化方案是石英砂土= 1 0 7 3 ，淹水时间= 4h ，湿干l l = i 8 ， 理论最大c o d 去除率为8 4 7 3 。 孙静等【2 4 研究不同介质配比，淹水时间，湿干比3 种因素组合对污水处理 的最优运行模式。研究结果表明，在实验室条件下，t n 的稳定去除率为 8 7 3 6 9 5 9 9 ，对t p 的稳定去除率为8 4 0 7 9 7 8 5 ，系统对t n 去除优化方 程表明湿干比与去除率呈负相关关系。当介质配比为3 。6 7 1 ，湿干比为0 4 时， 系统可得到最优去除率。系统对t p 的去除优化方程介质配比和湿干比与去除 率为正相关关系，淹水时间与去除率为负相关关系。淹水时间延长对t p 的去 除率增加相对不明显，介质配比约在2 3 3 1 ，淹水时间3 4 8 3 h ，湿干比为0 4 时，系统对t p 的去除可得到最优值，去除率为9 4 5 0 。出水中，t p 浓度为 0 1 6 2 - 0 2 1 7 m g l 崔理华等【2 5 】在对北京西郊城市污水处理的研究中发现：温度与渗透速率呈 正相关关系，渗滤速率与c o d 、b o d 5 、s s 的去除率呈负相关关系，其负相关 系数分别为o 9 6 2 、0 9 9 7 和o 9 7 2 。s s 的去除率与s s 的进水浓度呈正相关关系 f r = 0 9 8 9 ) 。但当进水s s 浓度达10 0 m g l 时，s s 的去除率己达10 0 。因此， 进水s s 浓度最好不要超过1 0 0 m g l ，以免发生堵塞。人工快渗滤池的渗滤速率 6 还与进水中污染物( c o d 、b o d 5 和s s ) 的浓度呈负相关关系，其负相关系数分 别为0 9 9 1 、0 9 9 8 、0 9 8 9 。人工快渗滤池的污染负荷( p l ) 也与去除率呈负相关 关系。 m a k n i 2 6 】对渗滤法深度处理二级出水进行了分析，主要研究细菌( 总细菌 数、粪便大肠菌和链球菌) 的去除效果与水力负荷和温度的关系。试验采用1 5 m 厚的滤床，分别装填粒径0 2 7 m m 和0 5 3 m m 的沙子，五天渗滤，两天落干。 研究结果表明，系统的处理效果良好，系统出水可用于非限制性灌溉。 s a b b a h 等【2 7 】对间歇渗滤( i n t e r m i t t e n ts a n df i l t r a t i o n ) 系统处理兼性塘出水进 行了研究，主要研究了滤池的运行参数和运行效果的关系，该研究中的运行参 数包括日渗滤次数，水力负荷等。 m g h c a l y 等【2 8 】在处理高浓度乳制品废水中，研究了有机负荷、总固体悬 浮物质和水力负荷对系统的影响，研究表明：最佳水力负荷为10 l m 2 d ，最大 水力负荷13 4 l m 2 - d 的情况下发生了地面积水。在最佳条件下出水c o d 、t s s 、 t k n 的含量分别为1 4 ，3 7 和2 1 m g m 2 d 。c o d 、t s s 的去除率达到了9 9 ， t k n 的去除率也达到了8 6 。 c a p r o c h a s k a 等【2 9 】用有机玻璃做了个l 米高的反应器，直接用河沙 进行了实验，发现t s s 去除率达到了8 2 ，c o d 去除达到7 0 ，p 的去除达到 了8 5 到9 5 之间。并通过电镜观测，发现反硝化细菌很少，说明在c r i 里反 硝化作用很弱。 ( 3 ) 系统复氧的研究 赵全英等【3 0 】在人工快速渗滤系统的人工土滤料中铺设以卵石作为通风材 料的“烟囱式”和“斜坡式”自然通风层，研究发现：总氮去除率分别达到5 6 5 和3 0 1 ，分别为对照床的2 4 和1 3 倍。总磷的去除率均达到9 9 以上。 何江涛等【3 1 】对人工快渗系统的复氧问题进行了研究，结果表明：干湿交替 的工作方式对系统的复氧条件有明显改善，而小水力负荷周期的工作方式对系 统的复氧更为有效。通气管的设置通常与间歇性布水工作方式相结合，其效果 通常要明显好于单纯采用干湿交替的工作方式。 m i c h a lg r e e n 等【3 2 】研究了设置通气管对垂直流构造湿地系统氮的去除影 响。在系统下部安装通气管，通过慢速淹水、快速落干的交替工作方式借助通 气管完成气体交换。系统落干时通过通气管将外界新鲜空气吸入，可以达到满 意的效果。 p a u ls c h u d e l 3 3 1 在研究通气管是否影响系统气体传输问题中发现：设置通 气管后系统不存在气体的传输问题，即便在微生物活跃的上层，氧的分压也很 大。 ( 4 ) 系统堵塞的研究 邵坚等【3 4 】选用河流冲积砂作为主要渗滤介质，在每个渗池中加少量大理石 砂，试验结果表明，污水中有机悬浮物由于渗滤介质颗粒、颗粒表面的生物膜 以及介质颗粒之间生物絮体的截留和吸附作用而在渗池浅表层介质中的积累是 造成c r i 系统堵塞的最主要原因。 张永华【3 5 】在研究系统堵塞的实验中发现：污水中有机悬浮物由于渗滤介质 颗粒、颗粒表面的生物膜以及介质颗粒之间的生物絮体的截留和吸附作用而在 渗池浅表层介质中的积累是造成c r i 系统堵塞的最主要原因。并提出了解决堵 塞的方法：一是加强预处理，降低系统的有机负荷；二是根据进水浓度和系统 处理出水水质要求，选择渗透性能适中的渗滤介质；三是改变系统的运行方式。 何江涛等【3 6 】在研究c r i 系统堵塞问题中，先从理论上对流出滤床时的颗粒 浓度与滤床的厚度的关系进行分析，接着通过涿州试验和松岗试验进行现场的 验证。结果表明：不管是过滤沉积作用，还是微生物的生长，所造成的堵塞均 呈现出随滤层厚度增加按负指数形式递减的趋势。系统内部是否会发生堵塞与 原水的成分组成、渗滤介质的有关参数、微生物的活性等都密切相关 q i n g w e il i u ，k a r e nm a n c l 等【3 7 】在研究牛奶等高脂肪废水的时候，发现在 砂层的上部设置粗砂层、砾石层虽然显著提高c o d 的去除率，但可以延缓系 统的堵塞时间。 h a r o l dl l e v e r e n z 等【3 8 】通过h y d r u s c w 2 d 系统模拟了系统的运行情况， 用多元线性回归的方法进行分析，得出了减少进水的有机负荷，减少湿干比， 降低进水悬浮颗粒含量可以有效的防止堵塞。 n h a p il 等【39 】对砂滤系统处理化粪池出水的堵塞问题进行了研究。研究结果 表明，水温对堵塞过程影响很大，温度低水力传导差，易堵塞。并认为造成堵 塞的最大原因是沙孔隙中过高的细菌浓度( h i g hc o n c e n t r a t i o no fb a c t e r i a l s l i m e s ) 。悬浮物，尤其是纤维的沉积加速了堵塞的过程。 r o b e r t l 和s i e g r i s t t 4 0 】利用物流模型拟合实验数据证实：系统的堵塞与进水 有机负荷和悬浮固体密度有关，土壤的堵塞主要发生在表层几毫米。现场试验 表明：经过地下化粪池处理后再进入砂滤池可以提高出水质量，提升水力负荷 并有效防止堵塞。 ( 5 ) 多层系统的研究 康爱彬等【4 l 】在对养殖废水进行处理中，将三级串联的c r i 系统与单级c r i 系统做比较，研究结果表明：在进水c o d 为8 5 0 1 1 3 8 m g l ，氨氮为7 9 1 1 2 m g l 的条件下，三级出水c o d 的平均浓度为2 0 0 m g ，单级为1 4 9 m g l 。三级出水 氨氮平均浓度为5 3 m g l ，单级为4 9 m g l 。单级的效果均略高于三级串联的效 果，但由于三级串联系统增加了系统的复氧，在试验运行阶段没有发生过堵塞， 而单级渗滤柱系统发生过不同程度的堵塞，可见三级串联系统可以有效地防止 堵塞。 m r o d g e r s 等【4 2 】用分层砂滤器做实验，同单层的做了对比发现他们都能对 c o d 、氨氮有效的去除。但是多层的对p 的去除效果稳定。单层的( 0 。4 2 5 m ) 在3 0 天后效果开始降低。 m r o d g e r s 等f 4 3 】用多层砂滤做了实验，发现c o d 的去除达到9 4 8 ，p 的 去除达到9 0 ，与单层相比最大的优点就是不容易堵塞，且运行费用低。 v a i lb u u r e n ，j c l 等【删在对生活污水处理的实验中发现：单级间歇砂滤系 统对c o d 、b o d 5 、t n 、t p 的去除率分别可达到9 0 、9 5 、3 0 、4 0 ，而 采用多级系统处理可将对t n 的去除提高到7 0 ，可见多级系统对污水的处理 效果高于单级的。 ( 6 ) 地埋式人工快渗系统的研究 薛亮等1 4 5 】为了解决c r i 系统应用于北方的“过冬问题”，设想构建地下式人 工快速渗滤系统，采用室内纱柱试验方法进行研究，结果表明：地下式人工快 滤系统的成熟期一般为5 6 d 。采用干湿交替的运行方式，配以通气管得到的复 氧效果能够满足c o d 的去除。对于堵塞问题，推荐反冲流量为2 2 5 m l s 、反冲 强度为0 7 1 6 6 m 3 ( m 2 s ) ，反冲时间为2 m i n ，并提出了“多级并联反冲系统”的 设计。 c o c h e t c 等【4 6 】研究了地埋式砂滤系统对硝态氮的去除情况，通过5 个月 的调查研究发现：当c n 为4 ：1 ，水力负荷为15 c m d 时候，系统对硝酸盐的 去除可以达到9 5 以上，而当水力负荷超过4 0 c m d 的时候，氮化合物转化为 硝酸盐的速度大大降低，同时对c o d 的去除也会下降。 m i k a e lp e l l 等【4 7 】主要从化学动态学的角度对地埋式砂滤池中氮元素从开 始到稳定状态进行了研究，结果表明：在实验开始2 周后系统达到稳定，出水 中6 5 左右的氮为氨氮形式。随后6 周中，排放的氨氮浓度不断上升，最终稳