城市污水人工土快滤处理系统土壤堵塞机理研究

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1、城市污水人工土快滤处理系统土壤堵塞机理研究作者：杜中典高婷刘雯摘要：城市污水人工土快滤系统在较高的水力负荷下运行10个月后，通过研究不同阶段的渗透速率变化、含水率和有机质随深度的变化以及腐殖质组成随深度的变化，发现：系统堵塞仅仅发生在表面0〜10CR1司，且堵塞过程分成三个阶段；系统中积累腐殖酸中的富啡酸所占比例较大，其随污水向下迁移的效果比较明显；除了系统恢复时间外，污水中的悬浮物和所种植物对系统堵塞将产生明显的影响。关键词：人工土快滤系统；土壤堵塞；渗透速率；富啡酸1概述人工土快滤处理技术是采用人工土作为多孔介质代替原柯的自然土壤的污水土地处理技术。它

2、不仅能取得良好的处理效果，受自然条件的限制小，而_（1.大大减少了原系统的占地而积。随着U益增多的城市污水量以及污水屮多种难降解的有机物、重金城等有海物的出现，使得土地处理系统又面临新的挑战。人工土快滤系统也对其进水的有机负荷有一定的要求。田光明11］等（1992）对人工土快滤系统的运行效果进行了实验，证叨当污水以1:8的湿干比配水周期为3天，人工土快滤系统屮截留的科机物有85%被完全分解，但由于微生物活性受温度、湿度以及水力负荷等多种条件的影响，当进水的奋机物浓度不断增人或水力负荷增人吋，必然会加重处理系统的有机负荷，一旦宥机负荷超过了人工土快滤系统的处

3、理能力，有机物便会在系统中积累，直至导致系统过滤介质的堵塞。系统堵塞造成了污水的表而径流、矩路和散发出难闻的气味。为此对城市污水人工土快滤系统堵塞的机理进行了初步研究，以便为城市污水人工快滤系统的功能恢复和使川珩命的延长提供科孚依据。2实验材料和方法2.1供试土柱和污水供试十柱：内装由草炭、砂和耕层土以18:1:1的比例混合成的人工土，采収分层装柱的方法，将人工土装进直径6英、？，长100cm的4根PVC管中，分别为系统中种植水葫芦的D1和不种植物的CK1,通过阀门控制其进水速率，进水时间10h,每天的进水总量为27L。系统中种棺风车草的D2和不种植物的C

4、K2,通过阀门控制K进水速率，进水时向8h,每天的进水总解:为20L。土柱的土层厚度为80cm，底部为10cm的垫层（由砾石和豆石铺垫），在PVC管的一侧分5个点（5、10、30、50、70cm）,钻取直径约为1cm的孔。将土柱竖直放入铁架中固定，定期用工其从孔中取出一定量的上样进行项目分析。实验装置和人工土的主要性质如图1和表1所示。图1实验整体装置示意图调节水筘X水泵实验土柱集水塑料桶表1人工土的主要性质物理性质化学性质pH6.7〜7.1m离子交换量meq/g土0.0226比熏g/cm：i2.65有机质g/kg5.01含水率％1.08全氮g/kg0.1

5、43全磷g/kg0.114供试污水：取自平砌农业大学5兮楼的化粪池出水，K水质主要特征见表2:表2供试污水水质状况（mg/L）CODfrBOPsNH/-NSST-NT~PpH116〜597~~54〜15552〜15750〜93~~70〜166~~^256^72.2分析项目及测定方法腐殖酸的提取、分离及纯化参照国际腐殖质学会的标准力*法进行。称取相当于干重iog的新鲜土样用0.lMNaiPA按岡液比1:10振荡(150r/min)浸提16h，经过12000r/min离心20min后，过0.45um纤维树脂滤膜，收集滤液。重复上述提取步骤三次，合外滤液。一部分

6、滤液洗入透析袋(截留分子量=l,000D)并在水中透析至直到检测不出Cl为止，即为腐殖质溶液组分，取少量腐殖质溶液用TOC测定腐殖质碳，其余冰冻干燥后备用。部分滤液用6MHC1将pH调节到1.0,在室温中静S12h后，高速离心20min并过0.45um纤维树脂滤膜，得上淸夜及沉淀，上清夜提纯f即为富啡酸溶液组分，収少景用TOC测定富啡酸碳。E、/E6比率的测定［2］，在10毫升0.05N碳酸氢钠溶液中，加入2〜4毫克腐殖质。使最终PH接近8。在参比电池屮使川0.05N碳酸氡钠溶液。在465和665nnr波长测定吸光度，两个吸光度的比值即为E,/E6比率。土

7、样经风干磨碎过60H筛沿测定。冇机质用重铬酸钾外加热滴定法，土壤中总氮用混合催化剂一硫酸消化蒸馏法，土壤中总磷川硫酸消化一钼锑抗比色法，含水景用重量法。3结果分析与讨论3.1系统渗透速率随时间的变化ChrisC.Tanner,James用Br追踪法研究了人工湿地的水力学特征，发现系统堵塞的过程就是污水停留吋间增加和水力传导速率K降的过程。图1和图2足系统运行10个月后，渗透速率随吋间的变化关系。我们从中可以看出系统堵塞过程可以分为下血三个阶段。第一个阶段（系统运行的第一个；!内）是系统的渗透速率接近系统开始运行时的渗透速率，但呈现逐渐下降趋势；接着是一个实

8、质性的平稳下降阶段；最后是间歇的系统堵塞阶段直至持续堵塞发生。这和