水利学报2005年9月SHUILIXUEBAO第36卷第9期文章编号:0559-9350(2005)09-1083-05用土壤含水层处理系统去除水库微污染有机物的试验研究郑艳侠1，冯绍元1，蔡金宝2，黄炳彬2(1.中国农业大学水利与土木工程学院，北京100083；2.北京市水利科学研究所，北京100044)摘要:本文针对当前中国饮用水源污染以微污染为主的特点，以北京三家店水库原水和永定河河道砂为研究对象，设计了用于表征土壤含水层处理系统的一维土柱，进行污水净化效果的试验研究。结果表明，土壤含水层处理系统对三家店水库微污染水中的有机物有一定的去除效果，在0.12m/d的水力负荷条件下，对CODMn去除率虽然仅为15%，但是出水达到了地表水Ⅱ类水质标准；对BOD5的去除率达到了55%，可以被有效地去除。渗透速率相同时，水力负荷周期对去除效果的影响不明显，但在保证一定水力负荷的情况下，可适当延长落干期，恢复土壤的渗透能力，达到较好的处理效果。同时，土壤含水层处理系统的净化能力主要发生在土层50cm以内。关键词:土壤含水层处理系统；微污染原水；有机物；试验中图分类号:X524文献标识码:1试验的意义微污染水一般是指由于工业、农业和生活等方面产生的污水未经适当处理而排入供水水源使水质受到污染的水，水质污染以氨氮和有机物等指标最为突出[1]。随着我国经济发展和城市人口的日益集中与增加，众多河流受到污染，成为微污染水，丧失了饮用水水源的功能和作用[2]。在当前水资源严重短缺的形势下，微污染原水仍将是重要水源，然而采用微污染水将使得水厂的处理成本加大，因此应采取必要的措施对微污染水进行预处理。根据微污染水的水质特点及供水水质的要求，国内外提出了各种微污染原水的给水处理工艺，其中清华大学王占生教授提出的接触氧化法处理微污染水效果良好，但运行费用较高[3]。而土壤含水层处理系统不需要很多的日常操作和维护，不需要地表存储设施。出水水质好，对有机物和氨氮有较好的处理效果，处理费用低[4]。随着水资源短缺形势的日益严重和污水回用研究的广泛开展，在新的经济、环境条件下迫切需要对土壤含水层处理技术进行深入研究。土壤含水层处理系统(SoilAquiferTreatment，SAT)是污水土地处理系统之一[5]。其对污水的净化机制是，污水在包气带及潜水层流动时，借助于发生在土壤和浅部含水层中的物理、化学和生物作用，使污染物通过吸咐、微生物降解、沉淀及其它化学反应去除，最终达到污水净化的目的。土壤含水层对有机物和氨氮的去除可以不断地进行下去，土壤含水层相当于一个由好氧、缺氧、厌氧组合的生物反应器[6]。国外这方面的研究比较多，而且其目标不仅仅放在轻微污染的地表原水[7]，对中水进行处理以达到饮用水标准也在其研究范围内，而且也有实际工程运行[8]。这种技术目前在我国主要用于污水处理，应用于微污染原水的给水预处理，2001年前尚未见有人进行研究[9]。但近年来，随着地下水回灌的研究逐渐增多，土壤含水层系统处理微污染河水的研究也受到了重视，但是尚处于起步阶段，许多方面还有待进一步研究。收稿日期:2004-11-25基金项目：科技部、水利部重大科技项目；北京市“二四八”重大科技攻关项目(9550610400)作者简介：郑艳侠(1976-)，女，河北承德人，博士生，主要从事水资源与水环境研究。1水利学报2005年9月SHUILIXUEBAO第36卷第9期官厅水库曾是北京市重要的饮用水水源地，由于受上游及库区周边地区排放大量污染物的影响，水库水质不断下降，常年水质在Ⅳ～Ⅴ类之间，逐渐失去了供水功能，被迫于1997年退出饮用水供水系统。因此，研究恢复官厅水库微污染水供水功能的水处理技术就显得尤为必要。本文主要是根据土壤含水层处理系统的工作原理，设计其相应的室内土柱，以北京三家店水库原水为对象，以水库河道的现状土壤为含水层渗滤介质，进行相应的实验，探讨土壤含水层处理系统去除微污染有机物的效果。2材料与方法2.1实验装置实验在图1所示的模拟土柱中进行。实验土柱采用直径为15cm的有机玻璃柱，高100cm。滤料高90cm，在土柱的上部留下5cm作为淹水水头空间，在土柱的底部均装以5cm厚的砾石层，以便于排水。沿土柱高设置取样孔(土体表面以下10cm、30cm、50cm和70cm)，通过陶土头来收集样品。实验土柱采用原水由上部进入，底部出水口排出。实验设4个处理，2组重复，水力负荷周期有所不同，各柱水力负荷周期形式见表1。表1各实验土柱水力负荷周期形式柱号时间1234淹水期/d2223落干期/d5375图1实验装置示意2.2供试水