人工湿地对集中式污水处理厂尾水的处理研究

【摘要】：现阶段我国的城市污水处理厂主要以COD、BOD5、SS、氮和磷等为主要去除对象。虽然二级生物处理可削减水中的大部分污染物，但二级出水的排放量大，且氮、磷浓度较高，这对自净能力有限或已受到污染的受纳水体来说，并不能从根本上解决受纳水体的富营养化问题，只能延缓其发展趋势，二级出水依旧是造成受纳水体富营养化的主要原因之一。另一方面，污水处理厂尾水的进一步净化，可以为城市提供更高质量的回用水，是解决城市缺水的重要途径之一，具有开源节流和环境保护的综合效益。 为了改善受纳水体的水环境质量，以及获得更高质量的回用水，二级出水还需进一步的深度处理。针对污水（废水）的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中低浓度的COD和BOD、SS及氮、磷营养物质盐类。由于污水处理厂尾水出水量大，每天数万方的规模，使用膜分离法、高级氧化法等来进行处理是不太现实的，而人工湿地水质净化技术具有投资少、能耗低、出水水质稳定、耐冲击能力强等优点，符合我国广大污水处理厂尾水的处理现状，是处理污水处理厂尾水的最佳选择之一。 人工湿地对磷素的去除主要靠湿地基质对磷的吸附作用，所以筛选优质的人工湿地填料对人工湿地的建造尤为重要。人工湿地对氮的去除主要是依靠微生物的氨化、硝化和反硝化作用。其中，硝化作用主要是在好氧环境中进行的，而反硝化作用是在厌氧环境中进行。普通的潜流人工湿地由于结构的原因，自身不能同时提供好氧和厌氧环境，因此对总氮去除率往往不高。实际的湿地工程中，潜流人工湿地容易堵塞，降低其水质净化功能。测定湿地系统的堵塞，对于已堵塞湿地的整改和修复都具有重要的意义。 本研究从常用的湿地基质材料中，筛选出优质填料，然后用该填料构建人工湿地，并不断优化人工湿地结构和工艺，构建适于处理一级A排放标准的污水处理厂尾水的人工湿地。并且针对人工湿地存在的堵塞问题进行探析，建立合适的人工湿地堵塞的测定方法。 通过研究得到以下主要结果： 1、研究了10种人工湿地填料的基本性质及吸附特性，火山石和活性炭的堆积密度较小分别为0.74g/cm3和0.58g/cm3，火山石的孔隙度最大为77%。各填料对磷的理论饱和吸附量大小依次为生物陶粒（1512mg/kg）无烟煤（1144mg/kg）碎石（1081mg/kg）活性炭（975mg/kg）砾石（906mg/kg）沸石（880mg/kg）碎砖（773mg/kg）火山石（729mg/kg）高炉渣（583mg/kg）沙（454mg/kg）。各填料对磷的吸附都包括快、中、慢3个阶段。火山石是湿地填料较好的选择之一；生物陶粒和无烟煤等除磷能力比较强的填料可以作为磷负荷比较大的湿地的填料。 2、传统结构的人工湿地溶解氧分布不均匀，净化效率不高。本文构建了不同结构人工湿地，在湿地内创造不同溶解氧环境，结果表明溶解氧的不同对人工湿地的净化效率有很大的不同；最佳的运行状态就是系统内既有充足的可以进行硝化作用的好氧区，也有可以进行反硝化作用的厌氧区。运行工艺对净化效率也有很大的影响，尤其是对TN的去除率。 3、研发出了便携式水力传导系数测定仪，并建立了操作简单、精度高的测定潜流人工湿地堵塞的方法。 【关键词】：潜流人工湿地 污水处理厂尾水 结构工艺 堵塞
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-29
• 1.1 我国城镇集中式污水处理厂尾水的概述12-14
• 1.1.1 污水处理厂尾水的定义12
• 1.1.2 城镇污水处理厂尾水的特点12-13
• 1.1.3 污水处理厂尾水的处理13-14
• 1.2 人工湿地的研究概述14-26
• 1.2.1 人工湿地的定义14-15
• 1.2.2 人工湿地的类型15-16
• 1.2.3 人工湿地的净化机理16-17
• 1.2.4 人工湿地对尾水的处理17-19
• 1.2.5 人工湿地的堵塞问题19-21
• 1.2.6 人工湿地堵塞的测定方法21-24
• 1.2.7 堵塞湿地的修复方法24-26
• 1.3 存在的问题26-28
• 1.4 研究目的、内容与技术路线28-29
• 1.4.1 研究目的28
• 1.4.2 研究内容28
• 1.4.3 技术路线28-29
• 2 人工湿地填料的筛选29-38
• 2.1 前言29-30
• 2.2 材料与方法30-33
• 2.2.1 材料30
• 2.2.2 实验方法30-32
• 2.2.3 分析测试方法32-33
• 2.3 结果与讨论33-37
• 2.3.1 湿地填料的物理特性33-34
• 2.3.2 湿地填料对磷的等温吸附特性34-37
• 2.3.3 湿地填料对磷的动态吸附特性37
• 2.4 小结37-38
• 3 人工湿地结构和运行工艺对净化效果的影响38-53
• 3.1 前言38-39
• 3.2 材料与方法39-43
• 3.2.1 实验装置与采样方法39-41
• 3.2.2 分析测试方法41-43
• 3.2.3 数据分析43
• 3.3 结果与讨论43-52
• 3.3.1 不同结构的人工湿地对污水处理厂尾水中 COD 的去除效果43-46
• 3.3.2 不同结构的人工湿地对污水处理厂尾水中 NH4+-N 的去除效果46-47
• 3.3.3 不同结构的人工湿地对污水处理厂尾水中 TN 的去除效果47-51
• 3.3.4 不同结构的人工湿地对污水处理厂尾水中 TP 的去除效果51-52
• 3.4 小结52-53
• 4 人工湿地堵塞的测定53-59
• 4.1 前言53
• 4.2 材料和方法53-57
• 4.2.1 实验装置与采样方法53-56
• 4.2.2 分析测试方法56-57
• 4.2.3 数据分析57
• 4.5 结果与讨论57-58
• 4.6 小结58-59
• 5 结论与展望59-61
• 5.1 结论59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-67
• 致谢67-68
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果68-69

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