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本研究来源于“国家水体污染控制与治理科技重大专项——高截污率合流制城市雨污水管网建设、改造和运行调控关键技术研究与示范”。本研究以镇江市老城区合流制管网为取样点,通过监测合流制管网中有机污染物、重金属、细菌、大肠杆菌的含量,为雨污水管网的改造和运行调控提供依据;通过实验室管网模拟,在不同温度、pH值、营养配比条件下,考察管网沿程污染物的降解情况及生物膜特性,一方面为探索污水处理厂进水负荷低的原因,另一方面为管网的调控提供数据参考。
通过对合流制管网污染物的监测分析,结果表明:
(1)合流制管网与江滨泵站水体中SS、COD、NH3-N、TP等污染物含量的季节变化规律相似,夏季时,污染物含量偏低,秋、冬季时,污染物含量偏高,春季含量介于两者之间。
(2)通过底泥评价标准和土壤质量控制标准对重金属进行评价,中山桥溢流口Cd、Pb、Zn、Cu、Ni、Mn的月平均含量分别为2.45、51.5、1244.6、51.3、725.0、250.2mg/kg,其中Zn、Ni、Cd、Mn的含量超标严重;江滨泵站Cd、Pb、Zn、Cu、Ni、Mn的月平均含量分别为6.05、58.9、1231.1、58.9、808.4、409.8mg/kg,重金属整体超标严重。
(3)管网及泵站水体中的细菌数及大肠杆菌数最小值分别为4.4×105、1.6×104个/mL,均大于国家标准细菌总数105个/mL、大肠杆菌数104个/mL,水体己被严重污染。
通过实验室管网模拟,研究结果表明:
(1)CODcr的去除率随温度的升高不断增大,29~31℃时去除率可达89%,TP在17~19℃时去除率最大为62.3%,TN在23~25℃时去除率最大,可达49.4%。生物膜在17~19℃时综合性能最好,活性最高,蛋白质、耗氧率、多聚糖分别可达0.510mg/mgMLSS、0.00924mgO2/(mgMLSS·min)、0.305mg/mgMLSS,且通过对出水水质的观察,由于此时的生物膜厚度适宜,不会大量脱落,出水水质较澄清。
(2)在7.2~7.3的中性条件下,CODcr、TN、TP的去除率皆达到最大值,分别为79.3%、46.8%、61.9%,并且此时生物膜可以很好的生长,活性较高。但当pH为4.0~5.0的酸性条件时,污染物去除率低,生物膜的生长也会受到很大程度的抑制,不仅不易在管壁附着,而且生物膜活性也很差。
(3)随着磷元素的增加,COD、TP的去除率增大,TN去除率受到抑制:氮元素过量时,TN、TP的去除受到抑制。C:N:P=200:10:2时,TN、TP达到最大去除率67.24%、65.03%,CODcr去除率为83.96%,生物膜量适中,生物膜活性最高,多聚糖、蛋白质含量分别为0.325、0.392mg/mgMLSS,为最大值。
(4)不同条件下,生物膜中的特性菌——异养菌、有机磷和无机磷细菌、氨化菌的量与有机质的去除率具有高度一致性。