湖滨带深度处理技术实验研究

2022-09-10

湖滨带是湖泊生态系统与湖周陆地生态系统间的生态交错带, 是湖泊流域中水域与陆地相邻生态系统间的过渡地带[1~2]。湖滨带以其特有的地形地貌及水力条件, 成为湖泊中大型水生生物生长的基底、鸟类和鱼类的繁殖场所及栖息地, 是湖泊的最后一道保护屏障[3~4]。

湖滨带可长期有效地深度净化上一级反应器的出水, 成为设备简单、投资省、能耗低、易于控制的城镇污水处理的经济适用技术。

1 湖滨带条件及进水水质

1.1 试验条件介绍

沌口污水处理中试基地有200m3/d处理能力的自响应生物反应器1座、占地4 0 0 m2, 处理能力为8 0/d的湖滨带3块。其中湖滨带属于自响应生物反应器出水的深度处理单元 (自响应生物反应器每天约2 0 0 m 3的出水规模中仅其中的8 0 m 3用于本研究) 。

本论文所研究的三种湖滨带面积一样, 并联运行。其区别在于水深和种植的水生植物不同。其中湖滨带Ⅰ主要种植挺水植物香蒲, 平均水深0.6 m;湖滨带Ⅱ主要种植浮水植物慈菇、睡莲和菱角等, 间植苦草和伊乐藻, 平均水深0.8 m;湖滨带Ⅲ主要种植沉水植物伊乐藻, 间植水竹和睡莲, 平均水深1.0 m。

1.2 试验进水水质

湖滨带的进水水质直接影响其出水效果, 三种类型的湖滨带进水均来自自响应生物反应器出水。进水水质见表1。

2 湖滨带运行效能

2.1 湖滨带运行影响因素分析

湖滨带对污水的处理效果受到多方面因素的影响, 主要包括以下几个方面。

2.1.1 植物的生物量与根系

不同植物由于生长状况不同, 从而对污水的净化效率也不同。而生物量变化是衡量植物生长状况的一个重要指标。根系直接影响植物对污水的净化效果, 根系越发达, 植物的去污效果越好。

2.1.2 温度

温度是微生物生长的重要条件之一。冬季平均水温低, 生化反应速度下降, 水生生物和藻类大量减少, 从而影响了湖滨带的污水处理效果。

2.1.3 淤泥的影响

湖滨带中的藻类水生植物的沉积物成为淤泥的重要来源。淤泥在春、夏季会翻起, 加重了湖滨带的有机负荷, 使水质变差。

2.1.4 水力停留时间

水力停留时间过长, 基建投资增高;水力停留时间过短, 净化效果不好。在水面面积相同的条件下, 水深较深的湖滨带水力停留时间较长。

3 湖滨带进出水水质分析

3.1 湖滨带进出水C O D的变化分析

湖滨带进出水C O D随时间变化规律见图1。

由图1可知湖滨带Ⅰ出水C O D在2 0.34~45.15mg/L;湖滨带Ⅱ出水C O D在15.03~4 5.6 0 m g/L;湖滨带Ⅲ出水C O D在3.72~39.87mg/L。三种湖滨带中, 湖滨带Ⅲ的出水C O D最低。主要原因在于湖滨带Ⅲ主要是种植大量的伊乐藻, 伊乐藻能够越冬, 所以在冬季里仍然可以净化水质。

3.2 湖滨带进出水TN的变化分析

湖滨带进出水T N随时间变化规律见图2。

由图2可知, 湖滨带Ⅰ出水TN在3.05~2 3.7 7 m g/L;湖滨带Ⅱ出水T N在4.6 3~16.26mg/L;湖滨带Ⅲ出水TN在1.40~12.8 1 m g/L。三种湖滨带中, 湖滨带Ⅲ的出水T N最低。说明沉水植物对T N有较好的去除率, 原因在于沉水植物有较发达的根系, 能够充分利用营养元素。