垂直潜流钢渣人工湿地处理高氨氮生活污水的试验研究

【摘要】： 人工湿地是一项经济、效率高、实用性较强的污水处理技术。通过一定的工艺改进可以使其充分地净化污水中各种污染物。 本文通过小试试验系统,以COD、NH3-N、TN、PO43-P和TP为研究对象,研究了钢渣静态吸附氨氮的性能和间歇运行的钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地对高氮污水的长期降解效果。同时比较研究了间歇进水时间、正反粒径混合级配和正粒径填料结构、100%素土壤和40%土壤\60%水洗砂的表层填料、美人蕉和香蒲、四季以及一级和二级串联工艺对钢渣-灰岩垂直潜流湿地降解高氮浓度生活污水效率的影响。分析了湿地中各部分对氮磷元素的去除机理,建立了钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地降解各类污染物的反应动力学模型。同时以出流时间和出流体积为监测对象,研究了正反粒径混合级配和正粒径两种填料结构对钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地堵塞现象的影响。最后对冬季如何保证钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地的处理效果进行了运行管理措施的改进,并比较研究了出水效果。 结果表明,正反粒径混合级配的钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地不但对生活污水有良好的处理效果,而且对湿地堵塞现象起到一定的缓解。 【关键词】：钢渣 灰岩 垂直潜流 人工湿地 堵塞
【学位授予单位】：中国矿业大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703.1
【目录】：

• 摘要5
• Abstract5-6
• 详细摘要6-17
• 1 引言17-39
• 1.1 人工湿地概述17-23
• 1.1.1 人工湿地概念17
• 1.1.2 人工湿地的构造组成17
• 1.1.3 人工湿地净化机理17-20
• 1.1.4 人工湿地分类及优缺点比较20-23
• 1.2 人工湿地作为生活污水处理工艺的优势与制约因素23-26
• 1.2.1 优势23
• 1.2.2 制约因素23-26
• 1.3 人工湿地的国内外研究现状26-31
• 1.3.1 湿地类型的应用26-27
• 1.3.2 人工湿地处理效果27
• 1.3.3 基质研究27-29
• 1.3.4 植物的筛选29-30
• 1.3.5 湿地工艺与运行研究30-31
• 1.3.6 湿地冬季运行研究31
• 1.4 钢渣-灰岩人工湿地作为生活污水处理工艺的生态意义31-35
• 1.4.1 钢渣应用于污水处理工艺的生态意义31-34
• 1.4.2 灰岩应用于污水处理工艺的生态意义34-35
• 1.5 本课题的研究意义、内容与技术路线35-39
• 1.5.1 本课题的来源35
• 1.5.2 本课题的研究意义35-36
• 1.5.3 本研究的内容36-37
• 1.5.4 拟解决的问题37
• 1.5.5 技术路线37-39
• 2 试验场地、材料与研究方法39-51
• 2.1 试验场地39-44
• 2.1.1 试验地区概况39
• 2.1.2 试验装置39-40
• 2.1.3 试验装置的组成结构40-44
• 2.2 试验材料44-46
• 2.2.1 钢渣44
• 2.2.2 灰岩44
• 2.2.3 土壤44-45
• 2.2.4 水洗砂45-46
• 2.3 研究方法46-51
• 2.3.1 试验方案46-47
• 2.3.2 水质分析方法47
• 2.3.3 试验原水水质状况47-48
• 2.3.4 湿地系统运行水力停留时间的确定48-49
• 2.3.5 湿地系统运行水力负荷的确定49-51
• 3 钢渣静态吸附脱氮除磷效能试验51-67
• 3.1 钢渣吸附脱氮试验51-61
• 3.1.1 试验方法51
• 3.1.2 试验结果与分析51-60
• 3.1.3 钢渣吸附氨氮机理分析60-61
• 3.2 钢渣吸附除磷试验61-65
• 3.2.1 钢渣吸附磷素等温吸附曲线的确定61-63
• 3.2.2 钢渣吸附磷素机理分析63-65
• 3.3 本章小结65-67
• 4 钢渣-灰岩人工湿地去除有机物的效能试验67-85
• 4.1 试验运行目的67
• 4.2 试验结果与分析67-80
• 4.2.1 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地长期降解去除有机物的效能67-69
• 4.2.2 不同间歇时间对垂直潜流湿地去除有机物效能的影响69-71
• 4.2.3 基质填料正粒径分布和正、反粒径混合分布对垂直潜流湿地去除有机物效能的影响71-73
• 4.2.4 不同植物对垂直潜流湿地去除有机物效能的影响73-75
• 4.2.5 不同表层填料对垂直潜流湿地去除有机物效能的影响75-76
• 4.2.6 不同季节对垂直潜流湿地去除有机物效能的影响76-78
• 4.2.7 单级人工湿地和二级串联人工湿地对有机物的去除效能比较78-80
• 4.3 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地降解有机物数学模型的建立80-83
• 4.3.1 人工湿地一级反应动力学模型简介80-81
• 4.3.2 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地有机物降解效果对一级反应动力学模型的模拟81-83
• 4.4 本章小结83-85
• 5 钢渣-灰岩人工湿地去除氮素的效能试验85-115
• 5.1 试验运行目的85
• 5.2 试验结果与分析85-104
• 5.2.1 原水氮素的变化85-86
• 5.2.2 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地各单元长期降解去除氮素的效能86-88
• 5.2.3 不同间歇时间对钢渣-灰岩垂直潜流湿地去除氮素效能的影响88-90
• 5.2.4 基质填料填铺方式对垂直潜流湿地去除氮素效能的影响90-93
• 5.2.5 不同植物对垂直潜流湿地去除氮素效能的影响93-96
• 5.2.6 不同表层填料对垂直潜流湿地去除氮素效能的影响96-99
• 5.2.7 不同季节对垂直潜流湿地去除氮素效能的影响99-103
• 5.2.8 单级人工湿地和二级串联人工湿地对氮素去除效能的比较研究103-104
• 5.3 钢渣-灰岩人工湿地系统脱氮机理分析104-107
• 5.3.1 植物作用104-105
• 5.3.2 填料作用105-107
• 5.3.3 填料填铺结构107
• 5.4 垂直潜流人工湿地降解氮素数学模型的建立107-112
• 5.4.1 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地氨氮降解效果对一级反应动力学模型的模拟107-110
• 5.4.2 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地总氮降解效果对一级反应动力学模型的模拟110-112
• 5.5 本章小结112-115
• 6 钢渣-灰岩人工湿地去除磷素的效能试验115-135
• 6.1 试验运行目的115
• 6.2 试验结果与分析115-126
• 6.2.1 原水磷素的变化115-116
• 6.2.2 钢渣-灰岩各湿地单元长期降解去除磷素的效能116-117
• 6.2.3 不同间歇时间对垂直潜流湿地去除磷素效能的影响117-118
• 6.2.4 基质填料正粒径分布和正、反粒径混合分布对垂直潜流湿地去除磷素效能的影响拟118-119
• 6.2.5 不同植物对垂直潜流湿地去除磷素效能的影响119-122
• 6.2.6 不同表层填料对垂直潜流湿地去除磷素效能的影响122-123
• 6.2.7 不同季节对垂直潜流湿地去除磷素效能的影响123-126
• 6.2.8 单级人工湿地和二级串联人工湿地对磷素去除效能的比较研究126
• 6.3 钢渣-灰岩人工湿地系统除磷机理分析126-129
• 6.3.1 植物吸收作用127
• 6.3.2 湿地填料作用127-129
• 6.4 垂直潜流人工湿地降解磷素数学模型的建立129-133
• 6.4.1 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地磷酸盐降解效果对一级反应动力学模型的模拟129-131
• 6.4.2 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地总磷降解效果对一级反应动力学模型的模拟131-133
• 6.5 本章小结133-135
• 7 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地堵塞状况分析与冬季运行试验135-151
• 7.1 钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地堵塞状况分析135-138
• 7.1.1 各湿地单元逐月出流时间与体积变化135
• 7.1.2 堵塞状况分析135-136
• 7.1.3 湿地填料有利于堵塞缓解的原因136-138
• 7.2 冬季运行试验138-149
• 7.2.1 运行目的138
• 7.2.2 试验方案138
• 7.2.3 试验结果与分析138-149
• 7.3 本章小结149-151
• 8 结论与展望151-155
• 8.1 主要研究结论151-153
• 8.2 创新点153
• 8.3 研究展望153-155
• 参考文献155-165
• 致谢165-167
• 在学期间发表学术论文及参加科研工作情况167
• 作者简介167
• 在学期间发表的学术论文167
• 在学期间参加科研项目167
• 主编教材167

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