地下渗滤系统(SIS)是基于生态学原理，集成厌氧、好氧处理工艺而形成的一种生态法处理技术。在SIS中，污水在土壤与微生物的联合作用下得到有效处理，污染物通过物理吸附、化学沉淀、微生物降解等作用被去除[1-2]。SIS还具有系统位于地下、不影响地面的使用功能的优点，同时土层的保温作用使得系统在北方冬季也能稳定运行[3]。

在SIS中，氮的脱除途径有反硝化、植物吸收、土壤固定和氨氮挥发等，其中生物硝化、反硝化过程是最主要的途径[4]。李英华等[5]在SIS中添加了炉渣和5%(体积分数)的活性污泥，提高了氨氮和TN的去除率，但在研究中未提到活性污泥添加量对出水水质的影响，且在SIS的应用中，有关活性污泥投配比的研究尚不多见。因此，本研究构建了添加炉渣和不同比例活性污泥生物填料的SIS，研究不同水力负荷下系统的污水处理效果。

1 材料与方法

1.1 处理系统

试验在5个并行的土柱(编号为1#～5#)中进行。土柱采用直径为15 cm、高130 cm的有机玻璃柱，柱上部空20 cm后从上而下填充10 cm的砾石层(粒径5～10 mm)、10 cm细沙层、70 cm生物填料层、10 cm 1∶1(体积比)沙土混合层、10 cm砾石层。其中，生物填料层中炉渣和棕黄壤按照1∶1(体积比)配置，1#～4#土柱再分别添加0、2.5%(体积分数，下同)、5.0%、10.0%的活性污泥，而5#土柱只在生物填料层下部40 cm处添加5.0%的活性污泥。

1.2 试验水质

实验室使用无水葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钠配置试验进水模拟生活污水，其中COD、氨氮、TP、TN分别控制在(150.00±10.00)、(25.0±2.0)、(5.0±0.5)、(45±2) mg/L。

1.3 基质特性

生物基质由棕黄壤、炉渣和占基质不同比例的活性污泥组成，其中活性污泥污泥取自郑州市某污水处理厂脱水后的活性污泥；炉渣取自锅炉房，为无烟煤燃烧产物；棕黄壤取自郑州大学校园东北角。该生物基质与纯土壤相比添加了孔隙率较大的炉渣和微生物含量较多的污泥[6]，增加了基质的抗堵塞能力和初始生物量。

1.4 分析方法

根据大量的研究和实际考察，SIS对水力负荷有一定的适应性和限量性。在系统生态环境所能承受的范围内，较长的水力停留时间可使微生物硝化与反硝化反应更充分，将各种形式的氮转化为氮气等释放到大气中，去除污水中氮元素[16]。由于受试验环境影响，数据略有波动，本研究中截取相对稳定数据进行具体分析。

The CKD Outcomes and Practice Patterns Study showed that hyperphosphatemia (PO4 ＞ 6.1 mg/dL) was associated with an increase in total and cardiovascular mortality by 1.18[53].

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1.5 试验方法

岸坡开敞式溢洪道是面板坝最常用、最有效的泄洪保坝建筑物，大多数工程均具备安全运用条件。贵州鱼塘（2006 年）、湖北寺坪（2007 年）等4座面板坝枢纽投运首次泄洪时，岸坡溢洪道泄槽底板即遭受破坏，给工程防洪度汛带来巨大的压力和风险。事后检查鱼塘、寺坪溢洪道泄槽底板抗浮稳定安全系数满足规范要求，布置和结构设计属常规做法，符合规范要求，泄洪槽和挑流段发生破坏的共性原因是止水缺陷，受脉动水压力而破坏，鱼塘底板混凝土厚度、基础锚筋等方面存在不足和缺陷。

当水力负荷为6、12、24 cm3/(cm2·d)时，待氨氮基本稳定后，每5天的去除效果平均值见图2。在SIS中，氨氮去除率总体随着水力负荷的增加稍有降低。因为当水力负荷增加时，水力停留时间缩短，部分被吸附的氮未来得及被降解就随出水排出[17]；另一个原因与系统的氧含量有关，水力负荷升高，污染物量增大，系统耗氧量增加，氧含量成为硝化的限制因素。又由于水力负荷较小，碳源不足导致反硝化不足，因此SIS适宜的水力负荷为12 cm3/(cm2·d)，同时TN变化也只在水力负荷为12、24 cm3/(cm2·d)下进行。当水力负荷为12 cm3/(cm2·d)时，3#、4#、5#土柱的出水氨氮去除率分别稳定在94.4%、81.4%、97.0%。4#土柱的出水氨氮偏高是由于活性污泥中污染物浸出，故活性污泥添加量不宜过多。

2 结果与讨论

2.1 系统的启动

5个土柱的出水COD平均分别稳定在21.07、16.55、20.78、22.57、28.59 mg/L左右，均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准限值(50 mg/L)。系统的出水水质稳定时间(启动时间)与活性污泥的添加量相关，1#～5#土柱启动时间分别为25、23、22、21、25 d，3#、4#土柱启动时间最短。活性污泥添加较多的4#土柱先达到稳定状态，这是由于生物基质微生物量的增加，使得单位体积基质中微生物的同化和驯化加快，但又因耗氧量和竞争等因素共同影响，其稳定处理效果不一定最优。SIS对污水中磷的去除作用包括人工土壤的物理吸附作用、化学吸附与沉淀作用以及微生物的同化作用[12]。较多研究表明，SIS对磷去除效果好[13-15]。因此，本研究不再研究磷的去除效率。

  

图1 出水COD的变化Fig.1 Change of COD in the effluent

在水力负荷为6 cm3/(cm2·d)、COD为150.00 mg/L的条件下，以COD的去除效果为指标，评价SIS的启动周期，结果如图1所示，由于系统启动阶段出水污染物含量不稳定，故从第1天开始陆续测量，之后每2天取水测量一次。SIS中，去除COD主要是通过土壤中微生物的代谢活动来完成，氨氮可被土壤基质吸附，但主要去除的途径还是微生物将氨氮硝化成硝酸盐氮[9]。一般认为，对于活性污泥法等均匀混合型反应器来说，出水达到相应排放标准并能稳定一周即视为启动完成[10-11]。

2.2 水力负荷对脱氮效果的影响

采用重铬酸钾法测定COD，钠氏试剂分光光度法测定氨氮，碱性过硫酸钾紫外分光光度法测定TN，钼酸铵分光光度法测定TP[7]。

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设计了3组水力负荷(6、12、24 cm3/(cm2·d))，并控制COD、氨氮、TP和TN的含量，进水由控制闸阀来调节，出水口处于开放状态，由收集装置收集。试验中采用单因素试验方法，干湿比为3∶1(体积比)[8]，由低水力负荷过渡到高水力负荷。

试验时间为2016年9月12日至2017年3月1日，其中2017年1月16日至2017年2月15日因为春节假期未进行监测。

当水力负荷为12、24 cm3/(cm2·d)时，待TN基本稳定后，每5天处理效果的平均值见图3。当水力负荷为12 cm3/(cm2·d)时，3#、5#土柱的TN去除率分别稳定在77.8%、55.6%。3#土柱在生物填料层整个部分添加活性污泥，增加了好氧段硝化菌群，污水停留时间变短，COD下流至厌氧段，增加了厌氧段的碳含量，提高了反硝化菌的脱氮效率。

  

图2 出水氨氮的变化Fig.2 Change of ammonia nitrogen in the effluent

通过1#土柱将土壤的吸附量和原有微生物量排除，不同水力负荷下出水TN与氨氮的比较可反映系统的硝化和反硝化能力。1#～4#土柱中，随着生物基质活性污泥添加量的增加，出水氨氮升高，TN下降。生物基质会不同程度影响硝化和反硝化作用，本研究中添加5.0%活性污泥的生物基质最优。

3 结 论

(1) 系统的启动时间与活性污泥的添加量相关，其中3#土柱启动时间为22 d。

(2) 1#～4#土柱中，随着生物基质活性污泥添加量的增加，出水氨氮升高，TN下降。

除根据制图表达规则自动配置的地图符号和定制的地图模板外，还要根据制图数据生产要求，进行地形要素数据库的一体化制图编辑，解决相邻地物符号之间重叠压盖的现象，实现要素符号化编辑、图廓外整饰编辑。

  

图3 出水TN的变化Fig.3 Change of TN in the effluent

(3) SIS适宜的水力负荷为12 cm3/(cm2·d)，添加活性污泥5.0%为最优。

参考文献:

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