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图 1 组合系统结构示意
1.2 滤池运行与数据采集
滤池的挂膜方式采用接种法, 具体是在曝气垂直流滤池和折流式水平流滤池内分别接种采自某养殖场的活性污泥, 每周接种一次, 直至滤料表面均被生物膜覆盖为止.挂膜结束后, 将模拟配制的高质量浓度养殖废水接种至两组滤池内, 进行微生物适宜性驯化, 待系统出水水质稳定后, 再进行数据采集.试验废水配置参考上述养殖场排放的高质量浓度养殖废水, 配置方案如下:即每升水含面粉、葡萄糖(含少量钠、钙、铁、锌等元素)、碳酸氢铵、磷酸二氢钾的质量依次为0.287 5、0.144、0.054和0.022 g.配置废水对应各项污染物的质量浓度见表 1.
测试过程按设定的分流比分为3个阶段, 但不同阶段折流式水平流滤池的水力负荷不变(即各阶段总进水量恒定).所设定的3个分流比依次为8:2、6:4和4:6.以8:2为例进行说明:即曝气垂直流滤池底部出水量与调节池内未经处理的原水体积比为8:2.对应地, 曝气垂直流滤池运行的3种水力负荷依次为(131±7)、(94±7) 和(60±2) mm˙d-1.
表 1 试验模拟配置的废水组成1) /mg˙L-1
组合系统每天间歇进水一次, 即曝气垂直流滤池水力停留时间为24 h, 折流式水平流滤池理论水力停留时间为43.7 h.曝气垂直流滤池每天曝气运行4 h(10:00~14:00), 对应气水比约为1 200:1.水样采集点为曝气垂直流滤池进水、底部出水, 折流式水平流滤池进水、末端出水.采样频率为每天1次, 每次采样时间点固定(08:30~09:30);每种分流比持续采样8次, 随后切换至下一分流比, 继续运行2周待系统稳定后再进行下一轮数据采集.采用美国YSI多参数水质分析仪(型号:Pro Plus)现场测定压强(p)、温度(T)、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、碱度(pH)、电导率(Cond)、比电导率(SC)、总溶解固体(TDS)、盐度(Sal)、电阻(Res)等在线参数.水样采集后, 按国家标准方法测定COD、TN、NO3--N、NO2--N、NH4+-N、TP、IP等指标, 其中COD测量为锰法. COD又分为总有机物(TCOD)和溶解性有机物(DCOD). DCOD为水样经滤纸过滤后测定值, TCOD为直接测定值.
1.3 数据分析
本文采用百分比去除率评价滤池的净化效能, 即百分比去除率=(进水质量浓度-出水质量浓度)/进水质量浓度×100%.独立样本t-test用于检验进出水间理化特征的差异及两种滤池间净化效能的差异.单因素方差分析(one-way ANOVA)用于检验不同水力负荷/分流比对滤池净化效能的影响, 多重比较选择LSD(方差齐)或Games-Howell(方差不齐).为了综合分析监测的所有理化因子对净化效率的影响, 采用逐步回归分析及非线性冗余度分析(redundancy analysis, RDA)探讨污染物去除率与滤池进出水理化特征的关系.因为监测的理化因子变量较多, 为了避免变量之间的自相关, 在进行RDA排序之前, 先对监测的环境变量进行主成分分析.这些分析在SPSS 19.0及CANOCO 4.5软件中完成.
2 结果与讨论2.1 生物滤池进出水理化特征比较
比较两种不同类型的生物滤池进出水理化特征, 发现曝气垂直流滤池、折流式水平流滤池进出水的压强、温度无显著差异, 折流式水平流滤池进出水的氧化还原电位也无显著差异, 其余监测指标差异显著.进一步比较发现, 曝气垂直流滤池的出水电阻率显著增加, 而其它有差异的指标均显著降低; 类似地, 折流式水平流滤池出水电导率、比电导率、总溶解固体、盐度均显著增加, 而其它有差异的指标显著降低(表 2).
表 2 两种生物滤池进出水理化参数比较
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