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太湖地区农村污水的治理中,有序排放的农村生活污水正在展开治理而且卓有成效,而村落无序排放污水,如农村庭院随意泼洒的杂排水和村庄降雨径流,将成为农村环境下一步整治的重点。村落无序排放污水表现为晴天积累或少量流出、雨天随降雨径流排放的特征,因此研究适宜的村落无序排放污水的治理的技术势在必行。 通过观察和试验,太湖地区典型村落所产生的无序排放污水的TN、TP、COD、SS的浓度范围分别为为1.98~16.12mg/L、0.21~0.78mg/L、8.23~109.44mg/L、36~378 mg/L,反应径流平均浓度的EMC值分别为3.7~12.34mg/L、0.41~0.63mg/L、40.1~97.3mg/L、83~327mg/L,均超过了国家的《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》中的Ⅴ类水标准,其中TN以溶解态为主,TP以颗粒态为主。 针对村落无序排放污水的水质、水量均存在冲击负荷的特点,以及污水中氮磷的主要形态,拟开发一种“多生境氧化塘”处理技术。该技术利用农村闲置坑塘,构建具有缓冲能力的氧化塘,在氧化塘沿程根据水深的不同构建挺水植物、组合生态浮床和沉水植物三种生境区。通过挺水和沉水植物生境区的植物吸收和根系截留作用,以及组合生态浮床生境区微生物的降解转化作用,强化氧化塘的净化能力,以减少氧化塘的占地面积。本课题考察了“多生境氧化塘”技术对太湖地区典型村落无序排放污水的净化效果、工艺特性及冬季强化措施,得出以下主要结论: 1、分别考察了“多生境氧化塘”各个生境对村落无序排放污水的处理效果,结果表明,在TN、TP、COD、SS进水平均浓度分别为6.82mg/L、0.37mg/L、52mg/L、70mg/L时,对污水中氮及COD的去除率最高的为生态浮床生境区,去除率分别达到29.62%、30.77%,对SS及TP的去除率最高的为挺水植物生境区,去除率分别为42.86%、32.43%。 2、考察了“多生境氧化塘”整体对村落无序排放污水的处理效果,结果表明,在进水浓度范围与村落无序排放污水的水质特征一致并保持连续进水连续出水的动态试验条件下,多生境氧化塘对TN、TP、COD、SS的去除率比空白对照廊道平均分别高37.84%、53.73%、42.8%、41.51%,三个生境对TN的去除贡献率分别为19.49%、33.16%、6.38%,对TP的去除贡献率分别为41.64%、24.13%、9.51%,对COD的去除贡献率分别为28.68%、36.5%、9.4%,对SS的去除贡献率分别为37.27、16.25%、6.32%。 3、考察了“多生境氧化塘”的工艺特性,结果表明,水力负荷0.8 m3·m-2·d-1为多生境氧化塘的最佳水力负荷,此时,多生境氧化塘对TN、TP、COD的去除率分别为65%、54.35%、54.29%,去除负荷分别为0.98 g·m-2·d-1、0.2 g·m-2·d-1、30.4 g·m-2·d-1。 4、考察了多生境氧化塘不同季节对污水的去除效果,在试验进水结束后立即取样试验分析得到,夏季时多生境氧化塘对TN、TP及COD的去除效果最好,去除率分别为70.9%、72.5%、70.71%,其次为春秋季节,去除率均在60%左右,冬季去除率最低,去除率分别为46.28%、55%、45.71%。冬季时将多生境氧化塘生态浮床生境的植物更换为能够越冬的水生蔬菜并对该强化措施的效果进行了研究结果表明,进水TN、TP、COD浓度分别为14.05mg/L、0.69mg/L、108 mg/L时,加入强化措施的“多生境氧化塘”对TN、TP及COD的去除率高于不加强化措施的氧化塘和空白对照廊道,在试验第十八天时,去除率分别能够达到87.69%、98.94%、85.19%,出水水质中TP能够达到地表水Ⅰ类标准,COD能够达到地表水Ⅲ类标准,TN能够达到地表水Ⅴ类标准。 5、研究了生态浮床生境区所采用的浮床植物空心菜对氮磷的吸收动力学,空心菜对氨态氮、硝态氮以及磷酸根的的最大吸收速率Vmax分别为:0.00345mmol·g-1·DW·h-1、0.00148mmol·g-1·DW·h-1、0.000253mmol·g-1·DW·h-1,米氏常数Km分别为:0.341mmol·L-1、0.137mmol·L-1、0.012mmol·L-1。 综上所述,多生境氧化塘对村落无序排放污水能够起到较好的净化效果,同时能够对污水中的氮磷进行资源化利用,是一种可以在农村地区推广应用的维护简单、管理方便的处理技术。