土地处理技术净化分散型生活污水及新型填料对磷吸附研究

摘要

近年来，随着国民经济的快速发展和对环境质量要求的不断提高，在城市污水和工业废水逐步得到处理解决的现在，农村和小城镇污水污染及控制问题日益迫切。由于我国经济欠发达村镇无法效仿城市铺设污水管网将生活污水进行收集处理，因此，采用生态工程技术对生活污水进行净化处理，去除其中部分营养盐，对减少村镇周围水体污染负荷，改善水环境，保障居民用水安全有重大意义。本文针对我国江淮地区经济欠发达村镇生活污水处理问题，通过构建生活污水化粪池-土地处理系统组合技术，对生活污水进行处理，研究对生活污水中营养盐的去除效果；针对生活污水可溶解性磷酸盐(SRP)含量高的水质特征，重点研究土地处理系统对磷的净化效果及表层土壤中磷的赋存形态及迁移转化过程；同时，进行生态型填料稻壳活性炭对磷的吸附研究，解决传统填料易饱和的问题，主要研究内容和取得的成果如下：
　　 (1)两个土地处理系统运行期间理化指标方面，平均温度为26.1℃，pH为7.29，DO为1.38mg/L，ORP为51.4mv，SS为118mg/L。在COD和TN指标方面，人工湿地和亚表层渗滤系统对COD有较高的去除率，分别达82.9％和64.0%，TN的去除率分别为34.1%和28.9%。人工湿地和亚表层渗滤系统对生活污水中的总磷均有较好去除效果，去除率分别达61.6%和48.2%，总磷中PP含量很少，大部分组分为SRP，易被植物吸收利用。
　　 (2)试验期间土地处理系统表层土壤全磷(TP)含量有所增加，平均含量介于149.2～159.4mg/kg之间。在磷赋存形态方面，Ca-P占TP含量百分比最高(33.1%)，然后依次为Ex-P(26.1%)、Org-P(19.6%)、Fe-P(14.2%)、Oc-P(7%)；从磷活性角度考虑，活性磷(Ex-P与Fe-P之和)占TP含量的百分比较大，由运行前的38.0%增至40.3%，可能是由惰性磷(Oc-P、Ca-P和Org-P)转化而来，微生物矿化Org-P速率大于Org-P累积速率。相关性分析表明：除Ca-P外，其他形态的磷含量变化均与土壤pH无关，Org-P与Ex-P、Ca-P和Fe-P之间均存在响应关系。
　　 (3)利用农业废弃物稻壳经炭化、活化、酸洗、水洗、干燥等工艺制备出一种富含微孔和中孔结构的稻壳活性炭，BET比表面积达886.3m2/g。通过正交试验优化稻壳活性炭吸附磷试验条件，并在该条件下进行了等温吸附和吸附动力学试验研究。结果表明，稻壳活性炭吸附磷等温曲线能较好符合Langmuir模型和Freundlich模型，相关系数R2>0.92，由Langmuir线性拟合方程可得稻壳活性炭对磷饱和吸附量达6.93mg/g；稻壳活性炭对磷吸附过程可以用准二级动力学方程描述，相关系数R2=0.9968；吸附过程以较快的速度进行，颗粒内扩散阶段为该吸附过程速率控制阶段。稻壳活性炭作为一种易得、廉价、高效的基质填料，在农村分散型生活污水生态处理技术中，具有良好的应用前景。