慢濾池在景觀水體維護中的作用

劉曉霞

（天津冶金規(guī)劃設(shè)計院環(huán)保所 天津 300250）

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們越來越向往“小橋流水，如詩如畫”的生活環(huán)境，向往“碧波蕩漾，魚鳥成群”的自然美景。因此在城市建設(shè)中，人工湖泊、人工河道及景觀水池不斷涌現(xiàn)。

我國水資源匱乏，將污水深度處理后補給景觀水體即可以節(jié)約水資源，又可以減少對環(huán)境的污染，同時還可以實現(xiàn)人們對水景需求的綜合效益[1]。但再生水回用于景觀水體存在一系列諸如富營養(yǎng)化、水華等問題[2]。因此，研究有效的景觀水體水質(zhì)維持技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 工藝選擇

景觀水體富營養(yǎng)化控制技術(shù)主要有水力循環(huán)技術(shù)、循環(huán)過濾技術(shù)、水生植物凈化技術(shù)等[3]。本文主要研究采用慢濾池作為循環(huán)過濾技術(shù)時，對景觀水體主要水質(zhì)參數(shù)的改善作用。

慢濾處理工藝是英格蘭的JohnCibb為制取高質(zhì)量的潔凈水而發(fā)明的，最早將粗介質(zhì)濾池設(shè)在慢濾池前，用于原水的預(yù)處理，慢濾池處理后出水用于人工地下水回灌[4]。慢濾池與其它水處理工藝相比，無需投加任何化學(xué)藥劑，不需機械動力，因此具有工藝簡單、管理方便、技術(shù)要求低、運行穩(wěn)定可靠等特點[5]；并且處理效果好，經(jīng)慢濾處理后出水幾乎不含有機物和各種細(xì)菌、病毒，其濁度、色度幾乎為零[6]，這些指標(biāo)對于景觀水體來說都是至關(guān)重要的，據(jù)此循環(huán)過濾選用慢濾來進行處理。

2 中試介紹

本中試以某污水處理廠內(nèi)的人工湖為研究對象，該湖面面積大約800m2，平均水深為1m，湖體池底由鵝卵石鋪成，池底有防滲層，以防止?jié)B漏。人工湖水源為該污水處理廠深度處理后的再生水，其水質(zhì)指標(biāo)見表1：

表1 人工湖水源水質(zhì)參數(shù)表

中試流程如下：

水泵抽取部分湖水經(jīng)過慢濾處理后重新回到人工湖，在此循環(huán)過程中增強了湖體的流動性，有效抑制了藻類的生長[7]，使水體富營養(yǎng)化得到一定程度的控制；經(jīng)過慢濾池的作用，湖水中的氮、磷、有機物、濁度及藻類等污染物質(zhì)被有效去除，從而湖水整體水質(zhì)得到改善提升。

慢濾池表面積約為30m2，填料上層是石英砂，下層是石灰石，填料總高度為1m；慢濾池的流速為V=0.04m/h。

定期取湖水及經(jīng)慢濾處理后的出水，以觀察慢濾對整個湖體水質(zhì)維護所起的作用。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 對N 的去除

圖1 湖水、慢濾池出水TN 群隨時間的變化趨勢圖

從圖1可以知，慢濾池對氮的去除率很穩(wěn)定，出水TN可降低10%左右，這是因為慢濾池經(jīng)過一段時間的運行后，沉淀物和有機物在上層石英砂濾料的表層形成了一層生物粘膜[9]，進而可以攔截更小的雜質(zhì)，一部分懸浮、顆粒氮被截留下來。另一方面，膜內(nèi)有各種類型的微生物群體甚至微型動物，在微生物的作用下，含氮有機物被氧化成氨，進而通過硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，在生物膜內(nèi)層缺氧條件下，硝酸鹽在反硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為氮氣，從而使水中的含氮有機物降低。

3.2 對P 的去除

圖2 湖水、慢濾池出水TP 隨時間的變化趨勢圖

慢濾池對磷的抗沖擊負(fù)荷能力較小，隨著進水的波動出水亦出現(xiàn)振蕩波動趨勢，對磷的去除率變化也很大，但湖水經(jīng)慢濾池處理后，出水磷的均值由2.8mg/L下降到1.7mg/L，平均去除率為40%。分析原因，石英砂濾料表層的生物粘膜的機械截留以及其中微生物作用對磷的去除都有一定的作用效果，可去除部分磷。下層石灰石濾料對磷的去除起至關(guān)重要的作用，去除反應(yīng)如下所示[8]：

3.3 對CODcr 的去除

慢濾池出水CODcr一直保持平穩(wěn)，維持在30mg/L左右，沒有受到進水波動的影響。慢濾池對有機物有較好的去除效果，由進水均值60mg/L下降到30mg/L，去除率可達50%，結(jié)果見下圖3：

圖3 湖水、慢濾池出水CODcr 隨時間的變化趨勢圖

慢濾池剛開始運行時，懸浮性有機物的沉淀及濾料對有機物的吸附作用可去除少部分有機物，隨后濾料表層生物膜成熟，在生物膜微生物的作用下，含碳有機物被氧化成二氧化碳和水[9]，通過微生物的作用除去大部分的有機物。由于濾料的吸附和微生物的雙重作用，使得慢濾池對有機物去除效果良好。

3.3 對濁度、色度的去除

慢濾池具有很強的抗?jié)岫取⑸饶芰Γ鏊疂岫取⑸葲]有隨進水濁度、色度的上升而發(fā)生變化，一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，出水濁度幾乎為零，色度維持在10作右。經(jīng)慢濾池處理后，出水濁度下降了88%，色度下降了65%。出水濁度均值由16NTU下降到1.5NTU，色度均值由45度下降到15度，見下圖4、圖5：

圖4 湖水、慢濾池出水濁度隨時間的變化趨勢圖

圖5 湖水、慢濾池出水色度隨時間的變化趨勢圖

慢濾池對濁度、色度可達到如此好的去除效果，是因為濾料表層生物粘膜的存在，使濾料的間隙減小，對無機雜質(zhì)的去除效果更佳，可去除大部分的鐵、錳離子，幾乎可以截留水中所有的懸浮雜質(zhì)[9]，從而使?jié)岫取⑸让黠@降低。

3.4 對藻類及糞大腸菌的去除

圖6 湖水、慢濾池出水藻密度隨時間的變化趨勢圖

圖7 湖水、慢濾池出水糞大腸菌隨時間的變化趨勢圖

從圖6、圖7可以看出，從以上兩圖可以看出，湖水經(jīng)慢濾池處理后，藻類和糞大腸菌可大部分去除且一直保持穩(wěn)定、低濃度狀態(tài)，藻計數(shù)下降了一個甚至兩個數(shù)量級，去除率可達95%。糞大腸菌下降了一個數(shù)量級，去除率達90%以上。分析原因，濾料對其吸附、截留起到一定的作用，還有濾料表層的生物膜中的各種微生物、微型動物，形成了有機物－微生物－原生動物的食物鏈，藻類、糞大腸菌由于食物鏈的存在被捕食，或者在濾層內(nèi)死亡，成為其他菌體的營養(yǎng)源[5]。由于上述原因慢濾池對藻類、糞大腸菌具有很好的去除效果。

4 結(jié)論

4.1 慢濾池對景觀水體所要求的特殊指標(biāo)，都有很好的去除效果，其在景觀水體的水質(zhì)維護中具有重要的作用。

4.2 慢濾池對TN、TP、有機物、藻類及糞大腸菌的去除率分別為10%、40%、50%、95%、90%。

4.3 慢濾池對濁度、色度的去除率為88%和65%,使得出水濁度幾乎為0，色度降低到10度以下，使景觀水體具有良好的感觀性。

4.4 慢濾池存在一定的缺點，濾速低、單位面積產(chǎn)水量低、占地面積大、刮除表面砂及翻砂時勞動強度大等，需要改進。

[1]李春麗,周律.再生水回用于景觀水體的水質(zhì)控制系統(tǒng)研究.現(xiàn)代城市研究,2005(4):32-35.

[2]趙立新,許志蘭,等.再生水回用于城市景觀水體水質(zhì)變化規(guī)律及水華防治措施研究.北京水務(wù),2014(2):11-13.

[3]邵輝煌,方先金,黃鷗.以再生水為補充水源的景觀水體富營養(yǎng)化及其控制技術(shù)研究.給水排水,2010,36:158-161.

[4]Kuntschik,O,OptimizationofsurfacewatertreatmentbyaspecialfiltrationTechnique[J]AWWA,(1976)p546-571.

[5]王永勝,李培紅.慢濾水處理技術(shù).中國農(nóng)村水利水電,2000(1):57-58.

[6]鐘啟榮.生物慢濾水處理技術(shù)在天竺山森林公園中的應(yīng)用.福建建筑,2010(12):97-99.

[7]陳江,汪麗,王東洲.水動力循環(huán)富氧控藻技術(shù)在城市景觀水體富營養(yǎng)化治理中的應(yīng)用研究.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(10):4439-4441.

[8]張林生.水的深度處理與回用技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社.

[9]林躍星.生物慢濾水處理技術(shù)在農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用.內(nèi)蒙古水利,2011(6):116-117.