基于高强度农田排水的人工快速渗滤系统结构及运行管理优化研究
刘方平1
邹玉稿2
龚来红3
苏甜1
1.江西省灌溉试验中心站,南昌 3302012.东华理工大学,南昌 3300133.江西省赣抚平原水利工程管理局,南昌 330096
摘要：[目的]通过研究不同填料组合人工快速渗滤系统(CRI)对高排水强度、低污染浓度农田排水的净化效果,优选出适宜的填料组合及运行条件,为实际工程提供理论支持.[方法]试验设置5个污染负荷水平(即不同氮磷浓度和泥沙量),3个水力负荷水平;在每个污染负荷水平下,通过控制渗滤柱进出水量来控制不同水力负荷;并采用高通量测序分子生物学技术手段,考察系统中微生物群落结构与功能的关系,进而分析系统中不同填料组合下生物脱氮除磷效能与机制.[结果]①不同填料填装高度对各污染物的净化效果总体表现为80cm＞60cm＞40cm;各填料组合对各污染物净化效果以粗沙、活性炭、黏土陶粒体积比为3∶2∶2、分层填装、填装高度80 cm组合(S3)最好,对总氮(TN)、总磷(TP)、氦氮(AN)、泥沙的净化率分别达到53.26％、82.51％、68.18％和78.43％.②不同污染负荷下,TN净化效果以污染负荷水平2mg/L(W1)最好,与其他污染负荷水平呈极显著差异,其次为污染负荷水平4 mg/L(W2),净化率分别达56.70％和42.78％;AN、泥沙净化效果均以污染负荷水平W2(AN 4 mg/L、泥沙0.2 g/L)最好,净化率分别达到48.46％和81.61％,但TP净化效果各污染负荷水平间无明显差异.③随着水力负荷增大,渗滤柱对TN、TP、AN和泥沙去除率逐渐下降;在水力负荷28 L/(m2·min)(T1)水平下,渗滤柱对TN、TP、AN、泥沙等各污染物的净化效果均最好,净化率分别达到48.80％、78.51％、54.88％和79.77％.④渗滤柱不同位置菌群物种数下部更多,而菌群多样性上部更高;相似填料组合其微生物群落结构具有较高的相似性;Proteobacteria(变形菌门)丰度最高,其次是Actinobacteria(放线菌门)、Firmicutes(厚壁菌门),对氮的去除起到了关键作用.[结论]人工快速渗滤系统填料填装高度80 cm,分层填装,粗沙、活性炭、黏土陶粒填料比例为3∶2∶2,适用于处理高强度农田排水,表现出较好的净化效果,对污染负荷TN为2 mg/L,AN为4 mg/L,泥沙为0.1～0.3g/L,水力负荷为28L/(m2.min)净化效果最佳,并可承受较大变幅的TP污染负荷.
关键词：农田排水人工快速渗滤系统填料组合运行管理净化机制
分类号：X592(农用化学物质、有毒化学物质污染及其防治)
资助基金：江西省水利科技重点项目(202224ZDKT25)江西省水利科技成果重点推广计划项目(202324TGKT03)
论文发表日期：2024-08-28
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 89-97 )
英文信息