慢滤池在景观水体维护中的作用

刘晓霞

（天津冶金规划设计院环保所 天津 300250）

随着我国经济的不断发展，人民生活水平不断提高，人们越来越向往“小桥流水，如诗如画”的生活环境，向往“碧波荡漾，鱼鸟成群”的自然美景。因此在城市建设中，人工湖泊、人工河道及景观水池不断涌现。

我国水资源匮乏，将污水深度处理后补给景观水体即可以节约水资源，又可以减少对环境的污染，同时还可以实现人们对水景需求的综合效益[1]。但再生水回用于景观水体存在一系列诸如富营养化、水华等问题[2]。因此，研究有效的景观水体水质维持技术具有十分重要的现实意义。

1 工艺选择

景观水体富营养化控制技术主要有水力循环技术、循环过滤技术、水生植物净化技术等[3]。本文主要研究采用慢滤池作为循环过滤技术时，对景观水体主要水质参数的改善作用。

慢滤处理工艺是英格兰的JohnCibb为制取高质量的洁净水而发明的，最早将粗介质滤池设在慢滤池前，用于原水的预处理，慢滤池处理后出水用于人工地下水回灌[4]。慢滤池与其它水处理工艺相比，无需投加任何化学药剂，不需机械动力，因此具有工艺简单、管理方便、技术要求低、运行稳定可靠等特点[5]；并且处理效果好，经慢滤处理后出水几乎不含有机物和各种细菌、病毒，其浊度、色度几乎为零[6]，这些指标对于景观水体来说都是至关重要的，据此循环过滤选用慢滤来进行处理。

2 中试介绍

本中试以某污水处理厂内的人工湖为研究对象，该湖面面积大约800m2，平均水深为1m，湖体池底由鹅卵石铺成，池底有防渗层，以防止渗漏。人工湖水源为该污水处理厂深度处理后的再生水，其水质指标见表1：

表1 人工湖水源水质参数表

中试流程如下：

水泵抽取部分湖水经过慢滤处理后重新回到人工湖，在此循环过程中增强了湖体的流动性，有效抑制了藻类的生长[7]，使水体富营养化得到一定程度的控制；经过慢滤池的作用，湖水中的氮、磷、有机物、浊度及藻类等污染物质被有效去除，从而湖水整体水质得到改善提升。

慢滤池表面积约为30m2，填料上层是石英砂，下层是石灰石，填料总高度为1m；慢滤池的流速为V=0.04m/h。

定期取湖水及经慢滤处理后的出水，以观察慢滤对整个湖体水质维护所起的作用。

3 试验结果分析

3.1 对N 的去除

图1 湖水、慢滤池出水TN 群随时间的变化趋势图

从图1可以知，慢滤池对氮的去除率很稳定，出水TN可降低10%左右，这是因为慢滤池经过一段时间的运行后，沉淀物和有机物在上层石英砂滤料的表层形成了一层生物粘膜[9]，进而可以拦截更小的杂质，一部分悬浮、颗粒氮被截留下来。另一方面，膜内有各种类型的微生物群体甚至微型动物，在微生物的作用下，含氮有机物被氧化成氨，进而通过硝化细菌转化成硝酸盐，在生物膜内层缺氧条件下，硝酸盐在反硝化细菌的作用下转化为氮气，从而使水中的含氮有机物降低。

3.2 对P 的去除

图2 湖水、慢滤池出水TP 随时间的变化趋势图

慢滤池对磷的抗冲击负荷能力较小，随着进水的波动出水亦出现振荡波动趋势，对磷的去除率变化也很大，但湖水经慢滤池处理后，出水磷的均值由2.8mg/L下降到1.7mg/L，平均去除率为40%。分析原因，石英砂滤料表层的生物粘膜的机械截留以及其中微生物作用对磷的去除都有一定的作用效果，可去除部分磷。下层石灰石滤料对磷的去除起至关重要的作用，去除反应如下所示[8]：

3.3 对CODcr 的去除

慢滤池出水CODcr一直保持平稳，维持在30mg/L左右，没有受到进水波动的影响。慢滤池对有机物有较好的去除效果，由进水均值60mg/L下降到30mg/L，去除率可达50%，结果见下图3：

图3 湖水、慢滤池出水CODcr 随时间的变化趋势图

慢滤池刚开始运行时，悬浮性有机物的沉淀及滤料对有机物的吸附作用可去除少部分有机物，随后滤料表层生物膜成熟，在生物膜微生物的作用下，含碳有机物被氧化成二氧化碳和水[9]，通过微生物的作用除去大部分的有机物。由于滤料的吸附和微生物的双重作用，使得慢滤池对有机物去除效果良好。

3.3 对浊度、色度的去除

慢滤池具有很强的抗浊度、色度能力，出水浊度、色度没有随进水浊度、色度的上升而发生变化，一直保持稳定状态，出水浊度几乎为零，色度维持在10作右。经慢滤池处理后，出水浊度下降了88%，色度下降了65%。出水浊度均值由16NTU下降到1.5NTU，色度均值由45度下降到15度，见下图4、图5：

图4 湖水、慢滤池出水浊度随时间的变化趋势图

图5 湖水、慢滤池出水色度随时间的变化趋势图

慢滤池对浊度、色度可达到如此好的去除效果，是因为滤料表层生物粘膜的存在，使滤料的间隙减小，对无机杂质的去除效果更佳，可去除大部分的铁、锰离子，几乎可以截留水中所有的悬浮杂质[9]，从而使浊度、色度明显降低。

3.4 对藻类及粪大肠菌的去除

图6 湖水、慢滤池出水藻密度随时间的变化趋势图

图7 湖水、慢滤池出水粪大肠菌随时间的变化趋势图

从图6、图7可以看出，从以上两图可以看出，湖水经慢滤池处理后，藻类和粪大肠菌可大部分去除且一直保持稳定、低浓度状态，藻计数下降了一个甚至两个数量级，去除率可达95%。粪大肠菌下降了一个数量级，去除率达90%以上。分析原因，滤料对其吸附、截留起到一定的作用，还有滤料表层的生物膜中的各种微生物、微型动物，形成了有机物－微生物－原生动物的食物链，藻类、粪大肠菌由于食物链的存在被捕食，或者在滤层内死亡，成为其他菌体的营养源[5]。由于上述原因慢滤池对藻类、粪大肠菌具有很好的去除效果。

4 结论

4.1 慢滤池对景观水体所要求的特殊指标，都有很好的去除效果，其在景观水体的水质维护中具有重要的作用。

4.2 慢滤池对TN、TP、有机物、藻类及粪大肠菌的去除率分别为10%、40%、50%、95%、90%。

4.3 慢滤池对浊度、色度的去除率为88%和65%,使得出水浊度几乎为0，色度降低到10度以下，使景观水体具有良好的感观性。

4.4 慢滤池存在一定的缺点，滤速低、单位面积产水量低、占地面积大、刮除表面砂及翻砂时劳动强度大等，需要改进。

[1]李春丽,周律.再生水回用于景观水体的水质控制系统研究.现代城市研究,2005(4):32-35.

[2]赵立新,许志兰,等.再生水回用于城市景观水体水质变化规律及水华防治措施研究.北京水务,2014(2):11-13.

[3]邵辉煌,方先金,黄鸥.以再生水为补充水源的景观水体富营养化及其控制技术研究.给水排水,2010,36:158-161.

[4]Kuntschik,O,OptimizationofsurfacewatertreatmentbyaspecialfiltrationTechnique[J]AWWA,(1976)p546-571.

[5]王永胜,李培红.慢滤水处理技术.中国农村水利水电,2000(1):57-58.

[6]钟启荣.生物慢滤水处理技术在天竺山森林公园中的应用.福建建筑,2010(12):97-99.

[7]陈江,汪丽,王东洲.水动力循环富氧控藻技术在城市景观水体富营养化治理中的应用研究.安徽农业科学,2013,41(10):4439-4441.

[8]张林生.水的深度处理与回用技术.北京:化学工业出版社.

[9]林跃星.生物慢滤水处理技术在农村饮水安全工程中的应用.内蒙古水利,2011(6):116-117.