强化人工湿地处理北方地区生活污水试验研究

【摘要】：人工湿地系统以其耗能低,运行管理简单、脱氮除磷效果好等优势较适合于中小城镇生活污水的处理。但北方地区因冬季严寒,对人工湿地系统的正常运行产生了影响,因此如何保证人工湿地在北方地区冬季低温条件下正常运行成为近年来的研究热点。 本研究采用以多元介质催化等为强化措施的人工湿地系统,以实际污水为研究对象,研究了季节变化、水力负荷、曝气增氧因素对强化人工湿地系统处理效果的影响；探讨了系统对有机物、氮和磷的脱除机理；求解了不同条件下的反应级数,并从动力学角度验证了强化措施对人工湿地的强化效果。结论如下： (1)季节变化对强化人工湿地影响较大,春夏季节系统处理效果好,COD. TN、NH3-N去除率分别可达84%、88%、90%；初冬无强化措施时去除率降至58%、62%、65%；水力负荷是影响强化人工湿地处理效率的重要因素,水力负荷过大系统净化效果降低,本研究的最佳水力负荷为0.2～0.5m3/(m2·d)；增氧曝气可改善冬季系统内溶解氧不足,是冬季系统正常运行的重要因素,本研究表明采取中部间歇曝气可保证系统处理效率。 (2)冬季增加强化措施,对系统进水设施增加保温防护层,埋置地面400mm下,进水改为土壤层下进水；在床体表面均匀覆盖300mm左右厚度的枯萎芦苇杆;采取中部间歇曝气,在最佳水力负荷范围0.2～0.5m3/(m2·d)时COD、NH3-N、TN、 TP的去除率可达80%、85%、80%、98%。 (3)冬季污水中氮、磷沿程转化体现出一定规律：总氮沿系统深度先由进水浓度52.78mg/L迅速下降至20.54mg/L,然后缓慢降低至出水层的10.59mg/L；氨氮以与总氮相似的沿程变化规律由进水浓度49.47mg/L下降至3.42mg/L,但在系统第3#至5#层有升高趋势,并由出水层再次降低至7.26mg/L；硝氮在系统沿程为降低趋势；亚硝氮在系统中的变化较稳定全程无积累；总磷沿程变化与总氮变化相同。 (4)冬季通过外设强化措施,以及多元催化介质层的化学反应放热,可保持微生物的活性,使系统中的生物作用与介质吸附、介质催化、介质原电池反应等作用耦合,确保强化人工湿地系统的深度脱氮除磷。 (5)将强化人工湿地视为“黑箱”模式,以夏季、初冬及冬季(强化)在不同操作条件下总氮试验监测数据为基础,求解出动力学反应级数,解得夏季n1=0.4777,初冬n2=0.2031,冬季强化n3=0.4820。表明人工湿地在增加强化措施后,可保证系统冬季深度脱氮除磷效率。 (6)对处理量为10m3/d的强化人工湿地进行了经济效益分析得出单位水量投资为1168.85元/m3,单位水量处理成本为0.325元/m3。因此,强化人工湿地处理生活污水,在技术上和经济上都有一定的可行性。 在冬季低温条件下,强化人工湿地在增加曝气及保温措施后,可以取得较好的有机物及氮磷去除效果,且具有运行维护简便、工艺流程简单、节能降耗等优点,为中小城镇小水量生活污水的处理提供了技术保障。 【关键词】：强化人工湿地 生活污水 冬季 脱氮除磷 影响因素
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1. 绪论13-24
• 1.1 课题背景13-14
• 1.2 生活污水处理技术14-16
• 1.2.1 活性污泥法14-15
• 1.2.2 生物膜法15
• 1.2.3 生活污水处理新工艺15-16
• 1.3 人工湿地污水处理系统16-21
• 1.3.1 人工湿地类型及特点16-17
• 1.3.2 人工湿地的组成部分及作用17-18
• 1.3.3 人工湿地净化机理18-20
• 1.3.4 人工湿地在我国北方地区运行问题20-21
• 1.4 课题来源、研究目的意义及研究方法21-24
• 1.4.1 课题来源21
• 1.4.2 研究目的与意义21-22
• 1.4.3 课题研究内容及技术路线22-24
• 2. 试验装置与方法24-32
• 2.1 试验装置24-28
• 2.1.1 系统内植物选择25
• 2.1.2 系统内基质填料选择25-27
• 2.1.3 湿地床体的运行强化27-28
• 2.2 试验方法28-31
• 2.2.1 工艺流程29-30
• 2.2.2 试验水质30-31
• 2.3 分析指标与方法31-32
• 2.3.1 水样采集与保存31
• 2.3.2 分析指标及分析方法31-32
• 3. 强化人工湿地系统的影响因素研究32-46
• 3.1 季节变化对强化人工湿地系统净化效果的影响32-36
• 3.1.1 季节变化对COD去除效果影响32-33
• 3.1.2 季节变化对TN去除效果影响33-34
• 3.1.3 季节变化对NH_3-N去除效果影响34-35
• 3.1.4 季节变化对TP去除效果影响35-36
• 3.2 水力负荷对强化人工湿地系统净化效果的影响36-39
• 3.2.1 水力负荷对COD去除效果影响36-37
• 3.2.2 水力负荷对NH_3-N去除效果影响37
• 3.2.3 水力负荷对TN去除效果影响37-38
• 3.2.4 水力负荷对TP去除效果影响38-39
• 3.3 冬季曝气对强化人工湿地系统净化效果的影响39-44
• 3.3.1 曝气对污染物去除效果的影响40-41
• 3.3.2 曝气口位置对湿地系统净化效果影响41-43
• 3.3.3 曝气方式对湿地系统净化效果影响43-44
• 3.4 本章小结44-46
• 4. 冬季低温条件下强化人工湿地系统净化机理研究46-57
• 4.1 冬季低温条件下系统内污染物的去除效果46-48
• 4.2 污染物沿程变化及去除机理研究48-51
• 4.2.1 COD沿程变化及机理48
• 4.2.2 氮浓度沿程变化及机理48-50
• 4.2.3 TP沿程变化及机理50-51
• 4.3 pH、温度(T)、溶解氧(DO)沿程变化51
• 4.4 强化人工湿地的动力学分析51-55
• 4.5 本章小结55-57
• 5. 技术经济效益分析57-62
• 5.1 技术特性分析57-59
• 5.2 冬季强化人工湿地经济效益分析59-61
• 5.2.1 投资成本分析59-60
• 5.2.2 运行成本分析60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 6. 结论与建议62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 创新点62-63
• 6.3 建议63-64
• 参考文献64-69
• 作者简历69-71
• 学位论文数据集71

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于人工湿地系统中的微生物研究    梁宁;王敦球;魏彩春;

曝气辅助上向流人工湿地的除污效能研究    杨雷;张升云;

潜流人工湿地去除效果研究    孔庆玲;李科林;

人工湿地植物的选择    王圣瑞,年跃刚,侯文华,金相灿

人工湿地脱氮除磷机理及其研究进展    李志杰;孙井梅;刘宝山;

人工湿地处理不同废水工艺与植物优化配置研究    郝君;陈永华;付朝辉;柳俊;

人工湿地处理生活污水的净化机理及影响因素    陈蓉;刘树元;邱川;吴俊;韩张亮;程佳棋;杨沛尧;

人工湿地植物及其去污效果研究进展    弋舒昱;万红友;

人工湿地系统微生物去除污染物的研究进展    张巍;赵军;郎咸明;李晓东;匡德舜;

曝气对无植物波形潜流人工湿地除氮的影响    楚伟伟;王克科;王岩;

人工湿地深度处理污水处理厂二级出水试验研究    许兵

矿物材料在有机废水处理中的应用    羊依金;李志章;刘建英;

染料化工废水预处理实验研究    楼菊青;

巢湖主要入湖河口湿地植被生态学特征分析——以派河和十五里河为例    李如忠;丁丰;

人工湿地处理小流域地表径流污染工程设计    彭继峰;汤利华;马凯;

人工湿地对污水的除磷效果研究    邱沪生;欧阳郑凯;

人工湿地研究进展    李杰;钟成华;邓春光;

人工湿地植物生理生态及其去污机理研究    徐大勇;徐祖信;

北方地区农村污水治理技术评述    谢良林;黄翔峰;刘佳;陆丽君;关炜;

潜流人工湿地系统中氮去除影响因素研究    张强;唐娜;

红树林人工湿地污水净化的研究进展    曾雯珺;廖宝文;

对治理与净化水体砷污染的探讨    唐谋生;张立柱;余雷;

人工湿地污水处理系统的研究进展    陈小敏;王梅;

人工湿地污水处理系统运行与管理中相关问题分析    张冬梅;刘文莉;陈英旭;

人工湿地植物研究现状    王鹏;曹薇;董仁杰;

人工湿地污水处理技术研究进展    蔡佩英;马祥庆;

人工湿地污水处理技术的工艺与设计    张迎颖;周可为;钱玮燕;

造纸废水灌溉对芦苇湿地微生物的影响研究    李甲亮;田家怡;陆兆华;

盐度对红海榄湿地系统净化效应的影响    刘敏超;彭友贵;

人工湿地处理畜禽养殖废水的应用    姚运先;王艺娟;陈喜红;

湿地与奥运    衣彩洁;

人工湿地处理城镇污水和猪场废水研究    李淑兰

农村分散式污水处理适用技术及机理研究    张增胜

崇明前卫村微污染水体的生态修复与基质研究    张小东

人工湿地减排温室气体估算研究    潘涛

重庆市长寿区城市河岸生态修复技术研究    赵占军

水平潜流人工湿地氮循环微生物效应及生态模型研究    修海峰

北方都市生态人工湿地深度处理污水厂二级出水的研究    王昊

人工湿地预处理引黄水库水的试验研究    修春海

城市径流特征与人工湿地处理技术研究    肖海文

人工湿地中植物多样性对生物量及无机氮的影响研究    王海

波形潜流人工湿地处理模拟生活污水的研究    楚伟伟

钢渣对磷的吸附与解吸特性及影响因素研究    魏惠

双氧水、活性炭、沸石不同组合对污水深度处理的试验研究    李海洋

人工湿地系统对酸性重金属废水的去除效果及机理研究    李瑞玲

活性炭和膨润土强化SBR工艺脱氮性能研究    于群

好氧厌氧多级串联潜流人工湿地水质净化工艺优化    宋妮

曝气生物滤池新型陶粒滤料处理乳品废水的研究    董燕

人工湿地在奶牛场污水处理中的应用研究    方志坚

合肥市景观水体水质评价方法及“复合酶—原位生物修复法”试验的研究    侯萍

两种人工湿地对污水的净化能力研究    张永静

浙江省农村水污染现状及处理技术探讨    龚跃;吴开明;黄栋;郦颖;

喷施化学物质对干旱胁迫下小麦苗期生长及产量的影响    姚维传,张从宇,刘爱荣,许磊

人工湿地植物生理生态及其去污机理研究    徐大勇;徐祖信;

6种水生植物在人工湿地中特性的比较    韩苏娟;尤朝阳;万玉龙;刘汤勋;

改性高岭土对水中磷的吸附行为研究    翟由涛;

煤矸石-粉煤灰基质人工湿地技术处理矿井水模拟研究    谢云成;

垂直流-潜流式人工湿地技术在北京流域污染治理中的应用研究    谢涛;海热提;周有;

上海新农村建设中生活污水污染现状及处理对策    兰虹;郭运功;谢冰;徐亚同;何国富;

絮凝沉淀和人工湿地技术在河流污染治理中的应用    徐轶;来永斌;贾轶然;孙晓怡;李庆福;

基于人工湿地系统中的微生物研究    梁宁;王敦球;魏彩春;

环鄱阳湖村镇污水现状与污染防治对策建议    魏立安;丁园;华河林;

垂直潜流人工湿地中污染物去除机理研究    叶建锋

人工湿地系统中吸附剂选择与好氧吸附床处理效果研究    李莲芳

潜流式人工湿地处理天然橡胶加工废水的试验研究    汪秀华

人工湿地中磷的行为与去除机理的研究    熊国祥

人工湿地植物去除生活污水中污染物效果的研究    赵丽娜

人工湿地生态系统对高速公路服务设施生活污水处理研究    马源

几种植物对生活污水的处理效果研究    欧菊泉,张小云,彭青林,田学达

黑龙江省应大力推广人工湿地法处理利用城镇污水    张立臣;杨继明;金翼;

人工湿地处理低浓度生活污水的填料优化级配    鲁铌;章北平;刘真;刘礼祥;陆谢娟;洪永福;

不同人工湿地组合净化生活污水效果研究    李晓东;郎咸明;师晓春;

厌氧滤池+人工湿地污水处理工艺在农村污水治理的应用    沈泰峰;

厌氧+人工湿地处理农村生活污水研究    陈建;姚俊;白一力;郑建军;

人工湿地生态系统的除藻研究    况琪军,吴振斌,夏宜琤

潜流人工湿地处理污水特性    宋铁红,林英姿,彭举威,崔玉波,韩相奎,王翠兰

人工湿地处理汕尾新农村生活污水探讨    林小群;陈文婷;

人工湿地处理赣南新农村生活污水探讨    成先雄;尹艳芬;张涛;邱廷省;

人工湿地处理小城镇污水在海南的发展前景    周祖光;

水循环处理与园林景观的融合——以郑州市郑东新区人工湿地公园为例    

人工湿地污水处理技术及应用前景    王黄金;乔亮亮;

人工湿地在回用水中的应用及须考虑的问题    余杰;田宁宁;钱靖华;李燕林;高成杰;

人工湿地中氮代谢微生物的共存策略及机理    马建国;刘月敏;陆明;

基于人工湿地的组合式无能耗污水处理技术及工程示范    李德斌;李建;刘正实;段秋宴;

不同处理能力人工湿地净化效果的比较    黄龙;韩春元;田娟;刘杰;

人工湿地水处理技术生态价值的研究    常高峰;

人工湿地技术在农村生活污水处理中的研究进展    周文敏;肖华;喻曼;许育新;符建荣;

人工湿地污水处理技术及其应用    左文涛;康苏花;

人工湿地处理生活污水作用有多大？(上)    本报记者 宗宝泉　通讯员 姜宝泉

人工湿地处理生活污水作用有多大？(下)    本报记者 宗宝泉　通讯员 姜宝泉

人工湿地 农村治污显身手    本报记者 汤璇 通讯员 黄慧诚 李俊华 黄霓

澄海盐鸿建人工湿地    本报记者　 高丽

玉溪人工湿地建设全国领先    记者 蒋贵有 通讯员 夏德喜

经营管理及生态系恢复成交流重点    王威克

昆阳磷矿人工湿地处理污水效果好    胡崇良

我省开始推行城镇人工湿地技术    记者 邓建华

上面养花种草 下面过滤污水    桐庐记者站 程大鹏记者 陈玮 桐庐记者站 裘一琳

人工湿地净化机理    董仁杰

人工湿地构建及其对污染的黄河灌溉水处理效应    司万童

城市径流特征与人工湿地处理技术研究    肖海文

城市化过程中人工湿地去污模式与强化技术研究    金晖

北方都市生态人工湿地深度处理污水厂二级出水的研究    王昊

人工湿地处理城镇污水和猪场废水研究    李淑兰

梯级渗滤人工湿地处理城市污水试验研究    林艳

人工湿地预处理引黄水库水的试验研究    修春海

人工湿地基质植物除钼机理与效能研究    练建军

人工湿地系统氯离子分布特征及其综合生态效益研究    陈明辉

崇明前卫村微污染水体的生态修复与基质研究    张小东

污水厂升级改造人工湿地深度处理技术研究    温小鹏

寒冷地区人工湿地基质的筛选及净化效能研究    肖婷

农田径流人工湿地处理中磷的去除研究    刘波

微电场—人工湿地耦合系统处理重金属废水初探    卢守波

应用人工湿地处理城镇生活污水    杨帆

复合式人工湿地处理小城镇生活污水的研究    刘峰

人工湿地对微污染水中污染物去除特征研究    曾永刚

人工湿地处理源水中两种典型POPs物质的效果研究    张键

修复富营养化水体的植物筛选与人工湿地基质净化性能比较    张蔚

厌氧发酵与人工湿地组合处理小城镇污水的效能研究    安丽娜