低温条件下垂直潜流碳纤维人工湿地和BAF组合工艺对生活污水处理研究

【摘要】：本课题研究的垂直潜流碳纤维人工湿地和曝气生物滤池构成的组合工艺是垂直潜流人工湿地、曝气生物滤池和生物接触氧化三种技术的有机结合,该组合工艺不仅解决了传统垂直潜流人工湿一些关键性问题,还解决了曝气生物滤池对进水SS浓度要求过高等问题。论文研究的任务之一：在低温且无湿地植物的条件下,水力停留时间不变和水质稳定,通过对VSF-CFCW系统进行采用曝气强化、组合工艺采用无钢渣回流强化以及含钢渣回流强化三种方式来研究强化手段对污染物的去除率的影响；任务二：低温条件下,通过对组合工艺进行污染负荷试验研究,来确定在保持污染物去除率稳定的前提下,组合工艺在三种最佳工况条件下(曝气条件下、曝气+无钢渣回流和曝气+含钢渣回流)所能承受的最大污染负荷。实验结果表明：在对VSF-CFCW系统采用底部曝气时,VSF-CFCW对CODcr、TP有较高的去除率,而BAF对NH4+-N却有较高的去除率,对CODcr和TP去除率很低,所以该组合工艺可以作为处理生活污水的一种新工艺。除此之外,当对组合工艺采用曝气+无钢渣回流和曝气+含钢渣回流两种强化手段时,污染物的去除率提高十分明显,尤其是TP和NH4+-N的去除率。当曝气量为0.06 L/h,回流比为60%且回流水中钢渣浓度为2.2～2.4 g/L时,组合工艺对CODcr、TP、NH4+-N的去除率达到最大,分别为：94.6%,77.9%和80.7%,且当进水CODcr、TP、NH4+-N平均浓度达到1678.26 mg/L,25.63 mg/L和212.03 mg/L时,组合工艺对污染物的去除率仍然能够保持在91.93%,72.4%和76.47%左右。当对VSF-CFCW采用底端曝气强化时,可以提高组合工艺对CODcr,的去除率；当对组合工艺采用无钢渣回流强化时,可以提高进一步组合工艺对TP和NH4+-N的去除率,尤其是NH4+-N去除率明显；当对组合工艺采用含钢渣回流强化时,可以进一步提高组合工艺对TP和NH4+-N的去除率。所以在低温条件下,VSF-CFCW和BAF组合工艺可以作为处理生活污水的一个较好的选择工艺。 【关键词】：垂直潜流人工湿地 生物接触氧化 BAF 碳纤维生态草
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 绪论16-40
• 1.1 人工湿地处理系统概述17-29
• 1.1.1 人工湿地技术国内外研究进展17-19
• 1.1.2 人工湿地技术对各类污染物的去除原理19-23
• 1.1.2.1 SS的去除19-20
• 1.1.2.2 有机物的去除20
• 1.1.2.3 氮的去除20-21
• 1.1.2.4 磷的去除21-22
• 1.1.2.5 难降解有机化合物的去除22
• 1.1.2.6 金属离子的去除22-23
• 1.1.2.7 细菌的去除23
• 1.1.3 人工湿地技术特点23-25
• 1.1.3.1 人工湿地高效去污率23-24
• 1.1.3.2 人工湿地建设成本、运行费用和管理维护费用低24
• 1.1.3.3 人工湿地经济效益和环境效益明显24
• 1.1.3.4 人工湿地对负荷变化适应能力强,容易小型化和分散式建设,适用面广24-25
• 1.1.3.5 人工湿地出水功能多样化25
• 1.1.4 人工湿地技术存在的问题25-26
• 1.1.4.1 设计参数还不够明确25
• 1.1.4.2 湿地内部存在溶解氧浓度低和基质吸附磷饱和问题25-26
• 1.1.4.3 堵塞问题严重26
• 1.1.4.4 对于我国北方广大地区,季节性影响大26
• 1.1.5 人工湿地强化技术研究26-29
• 1.1.5.1 湿地植物层面强化26-27
• 1.1.5.2 溶解氧层面强化27
• 1.1.5.3 湿地微生物层面强化27
• 1.1.5.4 湿地基质层面强化27-28
• 1.1.5.5 组合工艺层面强化28
• 1.1.5.6 其他强化方式28-29
• 1.2 曝气生物滤池处理系统概述29-36
• 1.2.1 曝气生物滤池系统研究现状29-34
• 1.2.1.1 滤料研究现状30
• 1.2.1.2 机理研究现状30-34
• 1.2.2 曝气生物滤池对各类污染物的去除机理34
• 1.2.3 曝气生物滤池技术特点和主要形式34-35
• 1.2.3.1 曝气生物滤池技术特点34-35
• 1.2.3.2 曝气生物滤池主要形式35
• 1.2.4 曝气生物滤池存在问题35-36
• 1.3 本课题研究目的和内容36-37
• 1.3.1 研究目的36-37
• 1.3.2 研究内容37
• 1.4 研究的创新点37-38
• 1.5 研究方法和技术路线38-40
• 1.5.1 研究方法38
• 1.5.2 技术路线38-40
• 第二章 实验设计、材料和方法40-48
• 2.1 组合工艺系统的提出40
• 2.2 试验装置简介40-43
• 2.3 纤维材料简介43-44
• 2.3.1 碳纤维生态草43
• 2.3.2 辫带式水处理填料43-44
• 2.4 复合基质材料简介44-47
• 2.4.1 沸石滤料44-45
• 2.4.2 石灰石滤料45
• 2.4.3 钢渣滤料45-46
• 2.4.4 页岩陶粒滤料46-47
• 2.5 试验水质、水量47
• 2.6 实验分析方法和仪器47-48
• 第三章 纤维材料吸附实验48-52
• 3.1 试验设计48
• 3.2 实验结果分析48-52
• 第四章 组合工艺强化试验研究52-72
• 4.1 曝气强化试验研究52-59
• 4.1.1 曝气对COD_(cr)去除率的影响及结果分析52-54
• 4.1.2 曝气对TP去除率的影响及结果分析54-57
• 4.1.3 曝气对NH_4~+-N去除率的影响及结果分析57-58
• 4.1.4 试验小结58-59
• 4.2 回流比强化试验研究59-65
• 4.2.1 回流比对COD_(cr)去除率的影响及结果分析59-61
• 4.2.2 回流比对TP去除率的影响及结果分析61-62
• 4.2.3 回流比对NH_4~+-N去除率的影响及结果分析62-64
• 4.2.4 试验小结64-65
• 4.3 含钢渣回流水强化试验研究65-71
• 4.3.1 不同浓度钢渣对COD_(cr)去除率的影响及结果分析65-67
• 4.3.2 不同浓度钢渣对TP去除率的影响及结果分析67-68
• 4.3.3 不同浓度钢渣对NH_4~+-N去除率的影响及结果分析68-70
• 4.3.4 试验小结70-71
• 4.4 本节结论71-72
• 第五章 不同工况条件下,污染物浓度负荷研究72-78
• 5.172-78
• 5.1.1 COD_(cr)浓度负荷研究72-73
• 5.1.2 NH_4~+-N浓度负荷研究73-75
• 5.1.3 TP浓度负荷研究75-76
• 5.1.4 试验小结76-78
• 第六章 结论与建议78-80
• 6.1 结论78
• 6.2 建议78-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文、科研工作85-87
• 作者简介87

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