用潮汐流人工湿地处理高速公路服务区污水的研究

【摘要】：服务区是高速公路的重要服务设施,近年来,高速公路服务区建设数量不断上升,但服务区远离市区,服务区产生的污水无法接入市政排水管网,需建设独立的排水系统和污水处理设施。服务区污水具有水质水量变化大、氨氮总磷浓度高等的特点,根据服务区污染现状及各类污水处理工艺的特点。采用“进水-淹没反应-出水-闲置’周期运行的新型潮汐流人工湿地作为处理工艺,其潮汐式的运行方式可以较大程度提高湿地复氧能力和复氧量,有利于提高微生物对有机物的好氧降解。本文设计芦苇和菖蒲床潮汐流人工湿地,通过处理效果的对比研究,确定潮汐流人工湿地最优运行方式；通过不同有机负荷和氮磷负荷的对比研究,确定研究潮汐流人工湿地的污水净化能力；通过添加重金属Zn,研究潮汐流人工湿地对重金属的去除能力。通过试验研究,可得出以下结论：(1)潮汐流人工湿地的淹没反应时间和空床闲置时间不同,湿地进出水的pH, DO以及芦苇和菖蒲床湿地对总磷、氨氮、总氮、CODcr、SS的去除效果不同,淹没反应时间为6-24h,空床闲置时间为6h、24h时可取得最佳处理效果,考虑湿地运行的工程应用实际情况和经济效益,确定淹没反应时间6h、空床闲置时间6h为最佳水力运行条件。(2)进水氨氮、总磷含量过低或过高都不利于湿地对污染物的去除,在总磷进水浓度波动范围为0.96 mg·L-1-5.71 mg·L-1时,芦苇床湿地、菖蒲床湿地对总磷的平均去除率为56.60%和51.67%：在氨氮进水浓度波动范围为11.00mg·L-1-65.45 mg·L-1时,芦苇床湿地、菖蒲床湿地对总磷的平均去除率为46.03%和48.44%,芦苇床湿地对总磷的去除效果较好，菖蒲床湿地对氨氮的去除效果较好,进水水质波动对CODcr的去除效果有一定的影响,但两湿地系统的CODcr去除基本在80%以上。(3)芦苇和菖蒲床湿地系统对径流污水中SS、总磷的去除率可达90%、50%左右；对氨氮的去除率维持在40%-50%左右；两湿地系统对CODCr的去除率基本维持在80%-90%范围内,硝态氮、亚硝态氮在湿地系统中略有积累。进水总Zn平均浓度为1.098 mg·L-1时,芦苇床湿地对溶解态Zn、总Zn的平均去除率为52.74%和62.65%,菖蒲床湿地对溶解态Zn、总Zn的平均去除率为47.60%和59.15%,湿地对总Zn的去除效果比对溶解态Zn的去除效果好；芦苇床湿地对径流污水中各类污染物和Zn的去除能力比菖蒲床湿地更高。(4)充分利用芦苇和菖蒲湿地的各自优势,采用两级串联潮汐流人工湿地,对各类污染物的去除率均显著(P0.01)高于芦苇床或菖蒲床湿地单独处理,氨氮出水浓度基本达到城市污水再生利用标准(GB/T18920-2002), CODcr浓度达到生活杂用水水质标准(CJ/T48-1999)。湿地串联系统的各级出水污染物浓度呈阶梯状递减,且二级处理的湿地床对各污染物的去除能力比一级处理低。芦苇床-菖蒲床串联运行对总磷、氨氮和总氮的去除效果优于菖蒲床-芦苇床串联。(5)芦苇根际脲酶活性高于菖蒲,这也是芦苇床湿地对径流污水中氮去除能力比菖蒲床湿地更强的原因之一。重金属Zn对芦苇根际脲酶活性有一定的抑制作用,对菖蒲根际脲酶活性影响不大。磷酸酶活性受重金属Zn影响较大,Zn对芦苇根际磷酸酶有一定的刺激作用,对菖蒲根际磷酸酶具有一定的抑制作用。 【关键词】：潮汐流人工湿地 最佳运行条件 重金属Zn 湿地串联 根际酶
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X734
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 1 绪论13-24
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 我国高速公路服务区水污染现状14-19
• 1.2.1 我国高速公路服务区污水来源及特点14-15
• 1.2.2 我国高速公路服务区污水处理现状15-17
• 1.2.3 人工湿地处理服务区污水的优势17-18
• 1.2.4 人工湿地处理服务区污水的应用18-19
• 1.3 潮汐流人工湿地概述19-22
• 1.3.1 潮汐流人工湿地的提出19-20
• 1.3.2 潮汐流人工湿地的特点20
• 1.3.3 潮汐流人工湿地的应用与研究20-21
• 1.3.4 潮汐流人工湿地的研究热点21-22
• 1.4 研究的主要目的、内容及技术路线22-24
• 1.4.1 研究目的22-23
• 1.4.2 研究内容23
• 1.4.3 技术路线23-24
• 2 装置设计与试验方法24-31
• 2.1 装置设计24-27
• 2.1.1 试验装置设计24-25
• 2.1.2 集、配水设计25
• 2.1.3 湿地填料选择25-26
• 2.1.4 湿地植物选择26-27
• 2.2 试验方法27-31
• 2.2.1 试验运行方式27-28
• 2.2.2 取样及测定方法28-30
• 2.2.3 数据处理及绘图30-31
• 3 潮汐流人工湿地最佳运行条件的确定31-38
• 3.1 试验设计31-32
• 3.2 最佳淹没反应时间的确定32-35
• 3.2.1 pH、DO变化32-33
• 3.2.2 污染物去除效果33-34
• 3.2.3 小结34-35
• 3.3 最佳空床闲置时间的确定35-37
• 3.3.1 pH、DO变化35
• 3.3.2 污染物去除效果35-37
• 3.3.3 小结37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 潮汐流人工湿地处理服务区污水模拟试验研究38-57
• 4.1 进水氮磷浓度变化对潮汐流人工湿地处理效果的影响38-44
• 4.1.1 试验设计38-39
• 4.1.2 对总磷去除效果的影响39-40
• 4.1.3 对氨氮去除效果的影响40-42
• 4.1.4 对总氮去除效果的影响42
• 4.1.5 对COD_(Cr)去除效果的影响42-43
• 4.1.6 小结43-44
• 4.2 潮汐流人工湿地对径流污水的处理研究44-49
• 4.2.1 试验设计44
• 4.2.2 潮汐流人工湿地对径流污染物的去除44-46
• 4.2.3 潮汐流人工湿地对重金属Zn的去除效果46-48
• 4.2.4 小结48-49
• 4.3 潮汐流人工湿地串联运行处理研究49-54
• 4.3.1 试验设计49-50
• 4.3.2 对总磷的去除效果50
• 4.3.3 对氨氮的去除效果50-51
• 4.3.4 对硝态氮的去除效果51-52
• 4.3.5 对总氮的去除效果52
• 4.3.6 对COD_(Cr)的去除效果52-53
• 4.3.7 小结53-54
• 4.4 植物根际脲酶和磷酸酶活性的研究54-57
• 4.4.1 试验设计54-55
• 4.4.2 芦苇、菖蒲根际脲酶、磷酸酶活性变化55-56
• 4.4.3 小结56-57
• 5 结论与建议57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 不足与建议58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-65
• 个人简历、在学期间发表的学术论文65

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