曝气对污水地下渗滤系统渗透性及处理性能的影响

汪思琪, 李英华, 苏菲, 李海波, 杨蕾. 曝气对污水地下渗滤系统渗透性及处理性能的影响[J]. 环境工程学报, 2019, 13(11): 2576-2584. doi: 10.12030/j.cjee.201811115
引用本文: 汪思琪, 李英华, 苏菲, 李海波, 杨蕾. 曝气对污水地下渗滤系统渗透性及处理性能的影响[J]. 环境工程学报, 2019, 13(11): 2576-2584. doi: 10.12030/j.cjee.201811115
WANG Siqi, LI Yinghua, SU Fei, LI Haibo, YANG Lei. Effects of aeration on permeability and treatment performance of subsurface wastewater infiltration system[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(11): 2576-2584. doi: 10.12030/j.cjee.201811115
Citation: WANG Siqi, LI Yinghua, SU Fei, LI Haibo, YANG Lei. Effects of aeration on permeability and treatment performance of subsurface wastewater infiltration system[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(11): 2576-2584. doi: 10.12030/j.cjee.201811115

曝气对污水地下渗滤系统渗透性及处理性能的影响

    作者简介: 汪思琪(1994—),女,硕士研究生。研究方向:污水生态处理技术。E-mail:siqiwang@gmail.com
    通讯作者: 李英华(1979—),女,博士,教授。研究方向:污水生态处理技术。E-mail:liyinghua@mail.neu.edu.cn
  • 基金项目:
    国家自然科学基金资助项目(41571455,51578115);中央高校基本科研业务费项目(N160104004)
  • 中图分类号: X703

Effects of aeration on permeability and treatment performance of subsurface wastewater infiltration system

    Corresponding author: LI Yinghua, 549687749@qq.com
  • 摘要: 针对气体影响地下渗滤系统的渗透性及污水处理效果的问题,用地下渗滤系统处理不同曝气程度的生活污水,研究曝气对不同深度基质理化性质(渗透系数、体积含水率、气体类型及浓度)和出水水质的影响。结果表明,曝气增加了−130~−100、−40~−10 cm处的渗透系数,降低了−100~−70 cm处的渗透系数,与−70~−40 cm处的渗透系数不存在相关关系;曝气增加了−70 cm处的体积含水率,降低了−100 cm和−40 cm处的体积含水率,对−10 cm处的体积含水率几乎没有影响;曝气增加了各深度处的CO2、N2O释放浓度,与各深处的CH4释放浓度不存在相关关系;曝气增加了$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N和COD去除率,与$ {\rm{NO}}_3^{\rm{ - }}$-N、$ {\rm{NO}}_2^{\rm{ - }}$-N和TP去除率不存在相关关系。探明了气体对地下渗滤系统处理性能的影响,为气体堵塞及其预防提供了参考。
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  • 图 1  地下渗滤系统模拟装置和分层气体采样器

    Figure 1.  Simulator of subsurface wastewater infiltration system and gas sample collector

    图 2  不同曝气处理下渗透系数随时间的变化

    Figure 2.  Change of permeability coefficient with time at different aeration

    图 3  不同曝气处理下体积含水率随时间的变化

    Figure 3.  Change of volumetric water content with time at different aeration

    图 4  不同曝气处理下CO2、CH4和N2O浓度随时间的变化

    Figure 4.  Change of CO2, CH4 and N2O concentrations with time at different aeration

    图 5  不同曝气处理下出水$ {{\bf{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}{\text{-}}\bf{N}} $$ {{\bf{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}{\text{-}}\bf{N}}$$ { {\bf{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}{\text{-}}\bf{N}}$、COD和TP去除率随时间的变化

    Figure 5.  Change in $ { {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}{\text{-}}\text{N}}$, ${ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}{\text{-}}\text{N}}$, $ {{\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}{\text{-}}\text{N}}$, COD and TP removal with time at different aeration

    表 1  曝气量与渗透系数的相关分析

    Table 1.  Correlation analysis of aeration andpermeability coefficient

    深度/cm相关系数P
    −130~−1000.5360
    −100~−70−0.8870
    −70~−400.0710.413
    −40~−100.9510
    深度/cm相关系数P
    −130~−1000.5360
    −100~−70−0.8870
    −70~−400.0710.413
    −40~−100.9510
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    表 2  曝气量与体积含水率的相关分析

    Table 2.  Correlation analysis of aeration andvolume water content

    深度/cm相关系数P
    −100−0.7450
    −700.6290
    −40−0.7470
    −100.0820.347
    深度/cm相关系数P
    −100−0.7450
    −700.6290
    −40−0.7470
    −100.0820.347
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    表 3  曝气量与气体浓度的相关分析

    Table 3.  Correlation analysis of aerationand gas concentrations

    深度/cmCO2浓度CH4浓度N2O浓度
    相关系数P相关系数P相关系数P
    −1300.5720−0.2350.1740.4890.003
    −1000.57800.120.4920.5110.002
    −700.62400.2610.1310.5550.001
    −400.62800.1850.2870.5720
    −100.57600.1710.3270.4730.004
    深度/cmCO2浓度CH4浓度N2O浓度
    相关系数P相关系数P相关系数P
    −1300.5720−0.2350.1740.4890.003
    −1000.57800.120.4920.5110.002
    −700.62400.2610.1310.5550.001
    −400.62800.1850.2870.5720
    −100.57600.1710.3270.4730.004
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    表 4  曝气量与污染物去除率的相关分析

    Table 4.  Correlation analysis of aeration andpollutants removal

    污染物 相关系数 P
    $ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N 0.854 0
    $ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N −0.384 0.094
    $ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N 0.095 0.689
    COD 0.88 0
    TP 0.414 0.07
    污染物 相关系数 P
    $ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N 0.854 0
    $ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N −0.384 0.094
    $ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N 0.095 0.689
    COD 0.88 0
    TP 0.414 0.07
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-20
  • 录用日期:  2019-06-21
  • 刊出日期:  2019-11-15
汪思琪, 李英华, 苏菲, 李海波, 杨蕾. 曝气对污水地下渗滤系统渗透性及处理性能的影响[J]. 环境工程学报, 2019, 13(11): 2576-2584. doi: 10.12030/j.cjee.201811115
引用本文: 汪思琪, 李英华, 苏菲, 李海波, 杨蕾. 曝气对污水地下渗滤系统渗透性及处理性能的影响[J]. 环境工程学报, 2019, 13(11): 2576-2584. doi: 10.12030/j.cjee.201811115
WANG Siqi, LI Yinghua, SU Fei, LI Haibo, YANG Lei. Effects of aeration on permeability and treatment performance of subsurface wastewater infiltration system[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(11): 2576-2584. doi: 10.12030/j.cjee.201811115
Citation: WANG Siqi, LI Yinghua, SU Fei, LI Haibo, YANG Lei. Effects of aeration on permeability and treatment performance of subsurface wastewater infiltration system[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(11): 2576-2584. doi: 10.12030/j.cjee.201811115

曝气对污水地下渗滤系统渗透性及处理性能的影响

    通讯作者: 李英华(1979—),女,博士,教授。研究方向:污水生态处理技术。E-mail:liyinghua@mail.neu.edu.cn
    作者简介: 汪思琪(1994—),女,硕士研究生。研究方向:污水生态处理技术。E-mail:siqiwang@gmail.com
  • 东北大学资源与土木工程学院,沈阳 110819
基金项目:
国家自然科学基金资助项目(41571455,51578115);中央高校基本科研业务费项目(N160104004)

摘要: 针对气体影响地下渗滤系统的渗透性及污水处理效果的问题,用地下渗滤系统处理不同曝气程度的生活污水,研究曝气对不同深度基质理化性质(渗透系数、体积含水率、气体类型及浓度)和出水水质的影响。结果表明,曝气增加了−130~−100、−40~−10 cm处的渗透系数,降低了−100~−70 cm处的渗透系数,与−70~−40 cm处的渗透系数不存在相关关系;曝气增加了−70 cm处的体积含水率,降低了−100 cm和−40 cm处的体积含水率,对−10 cm处的体积含水率几乎没有影响;曝气增加了各深度处的CO2、N2O释放浓度,与各深处的CH4释放浓度不存在相关关系;曝气增加了$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N和COD去除率,与$ {\rm{NO}}_3^{\rm{ - }}$-N、$ {\rm{NO}}_2^{\rm{ - }}$-N和TP去除率不存在相关关系。探明了气体对地下渗滤系统处理性能的影响,为气体堵塞及其预防提供了参考。

English Abstract

  • 污水地下渗滤系统(subsurface wastewater infiltration system,SWIS)利用土壤与微生物的联合作用,通过物理、化学、生物反应去除污染物[1]。SWIS具有构造简单、操作维护成本低、污染物去除率高等优点[2]。但是,SWIS长期运行会改变土壤渗透性能,影响出水水质。LI等[3]将长期(7年以上)和短期(1年)运行的SWIS进行比较,结果表明,短期运行SWIS的BOD、COD、SS、$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N、TP去除率分别为95.0%、89.1%、98.1%、87.6%和98.4%,长期运行SWIS的BOD、COD、SS、$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N、TP去除率分别降低至89.6%,87.2%,82.6%,69.1%和74.4%,说明长期运行导致的土壤渗透性、孔隙度及代谢气体积累程度的变化将影响SWIS处理性能。

    土壤渗透性能降低主要由物理、化学、生物和气体4方面因素造成。粒径较小的悬浮物堆积在基质孔道中,降低渗透性。粒径小于6 μm的颗粒是渗透性降低的主要原因[4]。有机悬浮物不会造成明显的渗透性降低,无机悬浮物更易降低土壤渗透性[5]。悬浮物引起的渗透性降低通常无法得到恢复[6]。污水中的离子与SWIS中原有的离子发生化学反应,可产生不溶性沉淀,其中,碳酸盐和铁化合物是主要的沉淀[7-8]。细菌细胞和生物膜会积累在孔隙空间中,导致孔隙减少和水力传导性降低[9]。影响渗透性能的气体包括进水携带空气和生物代谢气体[10]。进水携带空气是随进水进入系统后截留在系统中的空气,生物代谢气体是微生物呼吸产生的气体。一方面,空气可能积累在孔隙中,另一方面,空气中的氧气会影响生物代谢气体的产生,代谢气体也会积累在孔隙中。进水携带空气和生物代谢气体如果不能及时排出系统,会降低体积含水率,导致渗透性能降低。渗透性能适度降低会增加系统内部非饱和流动区,从而导致污染物处理能力增加;而渗透性能大幅降低会使污水难以通过基质层,污染物处理能力降低[5]

    预处理(过滤沉淀)可以减少进入系统的悬浮物,干湿交替可以恢复孔隙度,酸化可以减少化学沉淀产生[11-12]。然而,研究多集中于防治悬浮物、化学物质和微生物导致的渗透性能降低。由于针对气体对土壤渗透性能的影响的研究鲜有报道,实际工程中也没有针对气体的有效防治方法。因此,本研究对气体导致的SWIS渗透性变化及污染物处理效果进行了初步探究,为气体堵塞及其防治奠定基础。对SWIS进水采用了不同曝气处理(不曝气、微曝气、强曝气),研究了不同的曝气量对SWIS渗透系数、体积含水率、代谢气体释放量和污染物(COD、$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N、$ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N、$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N和TP)去除率的影响,以期为研究气体堵塞及其预防提供参考。

    • 进水为人工配制的生活污水,水质特征如下:COD (330.21±7) mg·L−1${\rm{NO}}_3^{-} $-N (3.12±0.1) mg·L−1${\rm{NO}}_2^{-} $-N (0.40±0.004) mg·L−1${\rm{NH}}_4^{+} $-N (49.08±0.6) mg·L−1,TP (4.0±0.3) mg·L−1

      对进水进行不同程度的曝气处理,形成不曝气水、微曝气水和强曝气水。不曝气水为人工配制的生活污水,不经过任何处理,气体含量为0%。微曝气水使用45 L·min−1的空气泵对污水进行持续曝气,气体含量为3.6%。强曝气水使用70 L·min−1的空气泵对污水进行持续曝气,气体含量为6.3%。气体含量测量方法使用杜磊[13]的方法。

    • SWIS模拟装置如图1所示。尺寸为180 cm×29 cm(高×直径)。基质分为2层,底部为5 cm的砾石,砾石上方为145 cm的混合基质。混合基质由沙、炉渣和农田土按1∶2.5∶6.5的比例混合而成,孔隙度为0.55。进水由蠕动泵泵送,通过“十”字布水管(土壤下65 cm处)和不透水皿散水。在土壤下10、40、70、100、130 cm处放置体积含水率传感器和压力传感器,连接电脑读取数据。系统下方的集水装置收集出水。在图1(a)的基础上增加分层气体采样器(图(1b))。将集气管埋设于图1(a)土柱的土壤下方,各层集气管之间相距30 cm,上部取气口位于土壤上方,平时密封,只在采样时短暂开启。用分层气体采样器采集土壤下10、40、70、100、130 cm处的气体。

    • 分别用SWIS处理不曝气水、微曝气水和强曝气水,进水负荷为14 cm·d−1,持续44 d,用电脑记录体积含水率和压力的数据;用集水装置收集出水,记录出水流量;定期采集气体样品和出水样品。

    • 气体样品由气相色谱仪(Agilent 7890B)测定。根据文献中的监测分析方法[14]测定水质:化学需氧量(COD)使用重铬酸钾氧化法测定;氨氮($ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N)使用纳氏试剂光度法测定;硝态氮($ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N)使用紫外分光光度法测定;亚硝态氮($ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N)使用分光光度法测定;总磷(TP)使用钼酸胺分光光度法测定。

      渗透系数由达西定律[15]计算,计算方法如式(1)所示。

      式中:k为渗透系数,cm·s−1Q为流量,m3·s−1l为相邻压力计的垂直距离,cm;A为横截面积,m2h为压头变化,m。

      本研究使用SPSS软件进行相关分析,文中所有相关系数均为排除时间变量后的Pearson相关系数。

    • 不同曝气处理下渗透系数随时间的变化如图2所示。可以看出,由于SWIS运行时间较短,不同曝气处理下的SWIS均没有出现土壤堵塞现象,但是曝气量影响了不同深度处的渗透系数。SWIS的渗透系数为4.167×10−5~1.389×10−3 cm·s−1[16]。渗透系数过高,SWIS持水能力降低,污染物未经有效处理就被排出系统;渗透系数过低,SWIS土壤基质堵塞。PAN等[17]认为,渗透系数低于3.5×10−4 cm·s−1时,SWIS会出现堵塞现象。实验中不同深度处的渗透系数均高于3.5×10−4 cm·s−1,没有发生堵塞现象。在−40~−10 cm处,不同曝气处理的渗透系数均为最低。在−70~−40 cm处,不曝气系统达到稳定的渗透系数高于初始渗透系数,微曝气和强曝气系统达到稳定的渗透系数低于初始渗透系数。在−100~−70 cm处,不曝气系统的渗透系数波动较大,微曝气和强曝气系统的渗透系数几乎没有波动;该深度微曝气和强曝气系统的渗透系数低于不曝气系统。在−130~−100 cm处,不同曝气处理下,系统达到稳定的渗透系数均高于初始渗透系数,渗透系数稳定后,强曝气系统的渗透系数较高。

      图2还可以看出,不曝气、微曝气和强曝气系统渗透系数分别在大约10、14、22 d后达到稳定,这说明曝气量越大,SWIS渗透系数达到稳定所需时间越长。这主要归因于以下2个方面:一方面,曝气量越大,进水携带空气越多;另一方面,曝气为好氧微生物呼吸产生CO2提供了有利条件,导致SWIS内部气体含量增加,从而使得系统达到平衡所需时间更长。

      曝气量与SWIS渗透系数的相关性分析如表1所示。将时间变量的影响排除后,分析曝气量与渗透系数的相关关系。P<0.05说明两者有显著的相关关系。相关性强弱用相关系数表示,相关系数的绝对值越大,相关性越强。曝气量与 −70~−40 cm处的渗透系数不存在相关关系,与−130~−100、−100~−70 cm、−40~−10 cm处的渗透系数有显著的相关关系。其中,曝气量与−130~−100、−40~−10 cm处的渗透系数是正相关关系,与−100~−70 cm处的渗透系数是负相关关系。曝气主要降低了−100~−70 cm深度处的渗透系数。进水通过布水管(土壤下65 cm处)进入系统后,少量污水向上流动,大量污水在毛细作用和重力作用下向下流动,首先影响−100~−70 cm处的土壤,导致−100~−70 cm处的渗透系数降低。

    • 不同曝气处理下体积含水率随时间的变化见图3。从图3可以看出,微曝气和强曝气系统体积含水率变化规律相似,与不曝气系统体积含水率变化规律差异较大。在微曝气和强曝气系统中,−100 cm处的体积含水率较低,−10、−40和−70 cm处的体积含水率较高;曝气量越大,各层体积含水率越低。在不曝气系统中,−100、−40和−10 cm处的体积含水率较高,在0.90以上;在−70 cm处的体积含水率开始缓慢波动下降,35 d后迅速下降至0.80。

      图2图3可知,在不同曝气处理下,渗透系数在实验中后期达到稳定,体积含水率在整个实验阶段不断变化,这表明体积含水率影响实验前期的渗透系数,与实验中后期的渗透系数之间的关系不明显,这与BECKWITH等[18]的研究结果不同。他们的研究对象是泥炭土,孔隙度为0.96~0.97,体积含水率为0.80~0.85,体积含水率稍微变化可能会引起土壤结构的改变,影响渗透系数,所以体积含水率与渗透系数的相关性很强。而本研究的对象为SWIS,主要基质是农田土、炉渣和沙的混合基质,孔隙度为0.55,体积含水率为0.80~1.00,土壤结构比较稳定,孔隙中气体含量变化与水流移动达到平衡后,渗透系数不再变化。

      曝气量与SWIS体积含水率的相关性分析如表2所示。曝气量与−10 cm处的体积含水率不存在相关关系,与−100、−70、−40 cm处的体积含水率有显著的相关关系。其中,曝气量程度与−100、−40 cm处的体积含水率为较强的负相关关系,但与−70 cm处的体积含水率为较强的正相关关系。

    • 不同曝气处理下代谢气体浓度随时间的变化见图4。可以看出,不曝气和微曝气系统中各深度处的CO2浓度相近,为1 000~12 000 mg·m−3;强曝气系统中,CO2浓度较高,为1 000~35 000 mg·m−3。与不曝气系统相比,微曝气系统降低了CH4的浓度,这是因为曝气增加了氧气浓度,抑制了产甲烷菌的生长繁殖。在强曝气系统中,24 d内CH4浓度很低,24~40 d略有增加,40~44 d迅速增加。尽管曝气抑制了产甲烷菌的生长繁殖,但是CH4积累在系统中,没有及时释放,导致强曝气系统中最终的CH4浓度远高于不曝气和微曝气系统。微曝气系统中N2O浓度略低于不曝气系统,强曝气系统中N2O浓度远高于不曝气和微曝气系统。N2O的产生途径有硝化作用、反硝化作用和共反硝化作用。其中,在共反硝化作用中,N2O的一个N原子来源于$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N,另一个N原子来源于其他氮化合物[19]。曝气增加好氧区,促进硝化作用产生N2O,同时硝化作用过程中产生的$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N为共反硝化作用提供N元素,抑制反硝化作用产生N2O。分析认为,不曝气系统中反硝化是产生N2O的主要途径。在微曝气系统中,较低的曝气量减少了反硝化产生的N2O,但对硝化和共反硝化作用促进作用不强,所以微曝气系统N2O浓度较低。在强曝气系统中,较高的曝气量会促进硝化和共反硝化作用,尽管反硝化产生的N2O减少,硝化和共反硝化作用产生大量N2O,强曝气系统N2O浓度高。

      图4还可以看出,在不同曝气处理下,CO2、CH4、N2O在−10 cm和−40 cm处的浓度都较低,在−70、−100和−130 cm处的浓度较高,这说明代谢气体主要影响系统中下部的渗透系数。−10 cm和−40 cm接近土壤表层,气体容易通过基质孔隙释放到大气中。−70、−100和−130 cm位于系统中下部,其中微生物代谢产生的气体一部分沿基质孔道向上移动,释放到大气中,一部分随水流从出水口流出,剩下的积累在基质孔隙中。在−70、−100 cm处,生物代谢气体与进水携带空气共同积累,降低了−100~−70 cm处的渗透系数。在−130 cm处,生物代谢气体浓度较高,但该深度接近出水口,气体易释放,此外,该深度离进水口较远,进水携带空气少,气体对渗透系数影响较小。

      曝气量与CO2、CH4、N2O浓度的相关性分析如表3所示。曝气量与各深度处的CH4浓度不存在相关关系,与各深度处的CO2、N2O浓度有显著的相关关系。其中,曝气量与−100、−70、−40 cm处的CO2、N2O浓度相关系数更高,与−130、−10 cm处的CO2、N2O浓度相关系数较低,这说明曝气对接近进水位置的−100、−70、−40 cm处的CO2、N2O浓度影响较大,而对接近土壤表层的−10 cm处和接近出水口的−130 cm处的CO2、N2O浓度影响较小。

    • 不同曝气处理下出水污染物去除率随时间的变化结果见图5。从图5可以看出,$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N,COD和TP的去除效果较好,$ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N,$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N的去除效果较差。生物硝化-反硝化是SWIS脱氮的主要途径[20]。曝气为好氧硝化作用提供了有利环境,抑制了厌氧反硝化作用,因此,微曝气和强曝气系统的$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N和$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N去除率均高于不曝气系统,微曝气和强曝气系统的$ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N去除率均低于不曝气系统。$ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N和$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N的初始浓度高于进水,这是因为$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N在亚硝化菌和硝化菌作用下所产生的$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N和$ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N积累在SWIS中。COD去除的主要途径是有机物降解。好氧异养细菌在有机物好氧降解中起着重要作用,充足的供氧能有效提高好氧微生物降解有机物的效率[21]。曝气提高了SWIS中溶解氧浓度,有利于耗氧的有机物(以COD计)降解,所以微曝气和强曝气系统中的COD去除率高于不曝气系统。TP去除的主要途径是物理化学吸附[22]。TP去除率在89%以上。曝气对物理化学吸附的影响作用较小,因此,不曝气、微曝气和强曝气系统的TP去除率相近。

      曝气量与污染物去除率的相关性分析如表4所示。曝气量与$ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N、$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N、TP去除率不存在相关关系,与$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N、COD去除率有显著的相关关系。曝气量与$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N、COD去除率有显著的正相关关系。

    • 1)曝气量与−130~−100、−40~−10 cm处的渗透系数有较强的正相关关系,与−100~−70 cm处的渗透系数有较强的负相关关系,与−70~−40 cm处的渗透系数不存在相关关系,这说明曝气主要降低了−100~−70 cm深度处的渗透系数。

      2)曝气降低了−100 cm处和−40 cm处的体积含水率,增加了−70 cm处的体积含水率,对−10 cm处的体积含水率几乎没有影响。其中,−100 cm处的体积含水率的减少可能是导致−100~−70 cm处的渗透系数下降的原因。

      3)曝气量与各深度处的CH4释放浓度不存在相关关系,与各深度处的CO2、N2O释放浓度为正相关关系;生物代谢气体在系统中下部(−130、−100和−70 cm处)的浓度高于系统上部(−40 cm和−10 cm)。生物代谢气体主要影响系统中下部的渗透系数。

      4)曝气增加了SWIS对$ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}$-N、COD的去除率,与$ {\rm{NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ - }}$-N、$ {\rm{NO}}_{\rm{2}}^{\rm{ - }}$-N、TP去除率不存在相关关系。曝气会增加短期运行的SWIS整体污染物处理效果,但对长期运行的SWIS处理效果的影响还需要进一步的研究。

    参考文献 (22)

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