基于人工快速土壤滲濾系統(tǒng)的成都市飲用水安全與健康防控研究

李云禎等

摘要：位于成都市自來水二廠、五廠的飲用水取水源為沙河上游的鳳凰河二溝，水質(zhì)為劣V類，主要污染物為COD（化學(xué)需氧量）和NH3-N（氨氮），導(dǎo)致了該溝河水發(fā)黑發(fā)臭，存在威脅成都市民飲用水安全的隱患。選取成都市鳳凰河二溝人工快滲系統(tǒng)（CRI）水污染治理工程，對其處理COD和氨氮的性能進(jìn)行了研究，為人工快滲系統(tǒng)保障飲用水環(huán)境與健康防控的工程設(shè)計和運行提供了實際工程借鑒。

關(guān)鍵詞：飲用水環(huán)境與健康；人工快滲系統(tǒng)；COD；氨氮；去除性能

中圖分類號：X52；X703.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）16-3911-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.020

Study on the Safety and Health Prevention of Chengdu Drinking Water Based on the Constructed Rapid Infiltration System

LI Yun-zhen1，TIAN Qing-hua1，GAO Ping-ping2，CHEN Ya-ping1，JI Ding-yu3，XU Wen-lai4

（1.Sichuan academy of environmental sciences， Chengdu 610041， China； 2.Faculty of geoscience and environmental engineering of Southwest Jiaotong University Sichuan， Chengdu 610031， China； 3. Sichuan academy of environmental sciences Sichuan， Chengdu 611231，China；

4.College of environment and civil engineering of Chengdu University of Technology， Chengdu 610059， China）

Abstract：Fenghuang river channel was located on the above of the source of drinking water of Chengdu the second water factory and fifth factory， the water quality was bad V category， the main pollutants are COD and NH3-N， which caused the rivers black and smelly， threat Chengdu public drinking water safety. Selected the Chengdu city of Fenghuang river rapid infiltration system （CRI） of water pollution control engineering， researched on the treatment of COD and ammonia on the performance of constructed rapid infiltration system， for the protection of drinking water environment and health prevention and control of the engineering design and operation to provide a practical reference for the construction.

Key words：drinking water environment and health；constructed rapid infiltration system； chemical oxygen demand； NH3-N； removal performance

飲用水安全直接關(guān)系著廣大人民群眾的身心健康和生存[1]，成都市作為西部特大中心城市，常住人口1 560萬，戶籍人口只有1 300多萬，其飲用水環(huán)境安全與健康關(guān)系重大。成都市城北鳳凰河二溝流域覆蓋了鳳凰山以西、成彭路以東的大部分地區(qū)，河道寬2～3 m，深2～4 m。由于該區(qū)域?qū)俪青l(xiāng)結(jié)合區(qū)，管理難度大、人口成分復(fù)雜、衛(wèi)生條件差、污水偷排現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境極為惡劣。同時，由于該區(qū)域尚未實現(xiàn)清污分流，無完善的雨、污管網(wǎng)設(shè)施，污水利用河系自然收集，常年來，主要污染源為沿途場鎮(zhèn)的工業(yè)及生活污水。區(qū)域內(nèi)有集居人口10余萬、排污企業(yè)62家、養(yǎng)殖場16個、屠宰場3個、農(nóng)家樂5個、沿河搭建棚戶建筑物296 m2、沿河固體垃圾1 598 m3、河道淤積物2.54萬m3，以及沿途小作坊的生產(chǎn)廢水、餐飲廢水、灌溉廢水及地表徑流隨溝渠直接排入鳳凰河二溝，入河口水質(zhì)為劣V類，主要污染物為COD（化學(xué)需氧量）和NH3-N（氨氮），導(dǎo)致了該溝河水發(fā)黑發(fā)臭，不僅影響到了成都市的市容市貌，而且還進(jìn)一步威脅到了其下游沙河（成都市自來水二廠、五廠的取水源）的水質(zhì)，威脅市民的飲用水安全與健康。因此，鳳凰河二溝的水環(huán)境治理勢在必行。

隨著人工快滲系統(tǒng)（CRI）污水處理工藝的日益完善及其在受污染河流治理方面的巨大優(yōu)勢，CRI系統(tǒng)在工程上得到了一定的推廣和應(yīng)用，尤其是在中國南方地區(qū)已有大量成功的工程實踐，目前僅在深圳地區(qū)已投入運行了近10座CRI系統(tǒng)，成都投入運行的有3座，且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好，維護(hù)管理方便[2]。2007年4月，成都市最大的人工生態(tài)污水治污工程——鳳凰河二溝水污染治理示范工程竣工，并投入運轉(zhuǎn)使用。鳳凰河二溝污水治理主體工程為CRI系統(tǒng)，輔以人工濕地系統(tǒng)，可處理污水2萬t/d。受污染河水通過地下管道流入近1.5萬m2的CRI系統(tǒng)，通過CRI系統(tǒng)處理，污水被凈化為清水流。鳳凰河二溝CRI系統(tǒng)水污染治理示范工程為保障飲用水安全與健康防控提供了有力的支撐。但長久以來，對已建成的CRI工程運行效果缺乏綜合分析和系統(tǒng)的研究，這不利于CRI技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用[3-5]。本研究選取成都市鳳凰河二溝CRI系統(tǒng)水污染治理工程，對其處理COD和氨氮的性能進(jìn)行研究，旨在為CRI系統(tǒng)保障飲用水環(huán)境與健康防控的工程設(shè)計和運行提供實際工程借鑒。

1 CRI系統(tǒng)去除COD和氨氮監(jiān)測數(shù)據(jù)

為研究成都市鳳凰河二溝CRI工程處理COD和氨氮的性能，2014年6～12月，分別在鳳凰河二溝進(jìn)入CRI系統(tǒng)工程前100 m處快滲池出水口處進(jìn)行了實地監(jiān)測，統(tǒng)計結(jié)果見表1。

2 CRI系統(tǒng)對COD去除性能分析

由表1可知，CRI系統(tǒng)進(jìn)水COD濃度為141.16～200.13 mg/L，CRI系統(tǒng)對于COD的去除效率為79.11%～88.59%，平均去除效率為84.99%，CRI系統(tǒng)出水COD濃度為20.08～31.82 mg/L，出水COD平均濃度為25.82 mg/L，達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級標(biāo)準(zhǔn)中的A標(biāo)準(zhǔn)。

由圖1可知，CRI系統(tǒng)進(jìn)水COD濃度變化波動較大，而CRI系統(tǒng)出水COD濃度波動卻較小，出水水質(zhì)穩(wěn)定。當(dāng)污水流經(jīng)CRI系統(tǒng)濾料時，有機(jī)物首先被濾料和系統(tǒng)內(nèi)的生物膜截留吸附，在微生物的作用下有機(jī)物被分解吸收和利用。在CRI系統(tǒng)中，濾料對有機(jī)物的吸附和截留作用只是起一個緩沖劑的作用，真正對有機(jī)物進(jìn)行降解去除的是系統(tǒng)內(nèi)生存的微生物，CRI系統(tǒng)對COD具有較高的去除效率，說明系統(tǒng)內(nèi)微生物豐富且具有較高的活性。

3 CRI系統(tǒng)脫氨氮性能分析

由表1可知，CRI系統(tǒng)進(jìn)水氨氮濃度為24.52～37.15 mg/L，CRI系統(tǒng)對于氨氮的去除效率為90.51%～96.16%，平均去除效率為92.67%，CRI系統(tǒng)出水氨氮濃度在1.07～2.67 mg/L之間，出水氨氮平均濃度為2.28 mg/L，達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級標(biāo)準(zhǔn)中的A標(biāo)準(zhǔn)。由圖2可知，氨氮進(jìn)水濃度均界于20～40 mg/L范圍內(nèi)，經(jīng)人工快速土壤滲濾系統(tǒng)處理之后，出水的氨氮濃度均低于5 mg/L，去除效率達(dá)到了90%以上，去除效果良好。

4 小結(jié)

通過對成都市鳳凰河二溝污水生態(tài)工程處理COD和氨氮的分析表明，該工程選擇CRI系統(tǒng)治理鳳凰河二溝河水取得了較好的環(huán)境效應(yīng)。成都市鳳凰河二溝CRI系統(tǒng)對于COD的去除效率為79.11%～88.59%，平均去除效率為84.99%；氨氮的去除效率為90.51%～96.16%，平均去除效率為92.67%；該CRI系統(tǒng)出水中COD濃度為20.08～31.82 mg/L，出水COD平均濃度為25.82 mg/L；氨氮出水濃度為1.07～2.67 mg/L，出水中氨氮平均濃度為2.28 mg/L。COD和氨氮的去除效率很高，出水已經(jīng)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中一級A標(biāo)要求，為保障成都市沙河飲用水安全與健康防控提供了有力的支撐?？傮w而言，污染物在一定的濃度范圍內(nèi)，CRI系統(tǒng)出水水質(zhì)相對穩(wěn)定，說明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)荷沖擊能力。CRI系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)時，要著重考慮通過改變快滲池濾層結(jié)構(gòu)、濾料組成和運行方式等提高系統(tǒng)對TN（全氮）和TP（全磷）的去除效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姚 遠(yuǎn)，李云禎，趙希錦，等.地表河流水環(huán)境重金屬污染風(fēng)險評價[J].水資源與水工程學(xué)報，2013，24（5）：120-123.

[2] 何江濤，鐘佐燊，湯鳴皋，等.污水土地處理技術(shù)與污水資源化[J].地學(xué)前緣（中國地質(zhì)大學(xué)，北京），2001，8（1）：155-162.

[3] 許文來，張建強(qiáng).河沙對污水中有機(jī)物吸附作用與動力學(xué)[J].水處理技術(shù)，2011，37（5）：30-36.

[4] 劉家寶.人工快速滲濾系統(tǒng)污染物去除機(jī)理及其處理效果研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2006.

[5] 張凱松，周啟星，孫鐵珩.城鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].世界科技研究與發(fā)展，2003，25（5）：5-10.