新型潜流人工湿地处理农村生活污水示范及优化

【摘要】：南四湖作为南水北调东线工程的重要调蓄湖泊和输水通道，其水质是否达标是东线工程成败的关键。但是长期以来，由于农村地区缺乏环保设施以及有效的管理，生活污水大都直接或间接的排入湖内，造成湖水污染。因此要保障南水北调东线工程对南四湖水质的要求，就必须对南四湖农村的生活污水进行有效的治理。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，尤其符合我国广大农村的污水处理现状，成为处理农村生活污水的最佳选择之一。 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。 针对上述问题，本研究团队设计了新型的好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地水质净化工艺，该工艺已在室内试验阶段取得了成功。本次研究的目的就是根据室内试验的结果来建设中试系统，然后通过研究该系统对污水中氨氮、总氮、COD的去除效果来验证该工艺是否能在现实生活中应用。同时，本文还对3种湿地基质的价格、吸附性能和生物膜量等参数进行了比对，并对4种湿地植物的根系泌氧能力也进行了比较，以期能对新型潜流人工湿地基质和植物的进一步优化筛选提供理论支持，并为人工湿地水质净化工艺在广大农村的推广应用提供应用借鉴。 通过研究得到以下主要结果： 一、新型潜流人工湿地水质净化效果的研究 COD的去除主要集中在湿地前部的好氧段，夏季时COD的去除率可达90%以上，秋季也高于55%；湿地对氨氮的去除率基本维持在60%以上，去除率较高的部位位于湿地后部好氧段；湿地对总氮的去除率维持在50%以上，最高达到68%，与本工艺的室内试验的结果较为接近，说明本水质净化工艺在现实中也具有较好的处理效果。 二、几种湿地基质的对比研究 通过对火山石、沸石、碎石三种基质的比较发现：火山石的堆积密度最小，仅为693kg·m~(-3)，碎石和沸石的堆积密度大约为火山石的两倍；吸附动力学试验表明氨氮在三种基质表面的吸附在6小时后达到平衡；通过对等温吸附试验数据进行非线性拟合发现火山石和碎石符合Langmuir等温吸附方程，而沸石更符合Freundlich等温吸附方程，通过对方程相关参数的分析表明沸石对氨氮的理论饱和吸附量最大，火山石次之，碎石最差；通过生物膜量试验发现当体积一定时，沸石的生物膜量最大。 三、几种湿地植物的对比研究 本文通过对四种湿地植物根系泌氧轴向分布进行研究，发现四种植物的泌氧浓度都是沿轴向先升高后降低，在从根基算起的根长度的1/4处达到最大值，在根尖处达到最小值；对根系的径向泌氧研究发现，四种植物根的径向泌氧能够扩散到周围500μm的范围；通过对泌氧量大小的比较得出4种湿地植物的平均泌氧量大小为：鸢尾芦竹香蒲芦苇。 【关键词】：好氧/厌氧串联 氨氮 吸附 根系泌氧
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0 前言12-13
• 1 绪论13-28
• 1.1 研究背景13-16
• 1.1.1 农村生活污水特点13
• 1.1.2 农村生活污水处理技术13-16
• 1.2 人工湿地概述16-21
• 1.2.1 人工湿地概念16
• 1.2.2 人工湿地发展历史16-17
• 1.2.3 人工湿地的构造与分类17-18
• 1.2.4 人工湿地的去污原理18-20
• 1.2.5 潜流湿地水质净化存在的问题20-21
• 1.3 湿地植物21-24
• 1.3.1 湿地植物的概念和作用21-22
• 1.3.2 湿地植物的筛选22
• 1.3.3 根系泌氧的概念22
• 1.3.4 根系泌氧的影响因素及测定方法22-24
• 1.4 湿地基质24-26
• 1.4.1 基质的定义24
• 1.4.2 基质的吸附作用24
• 1.4.3 基质的使用现状及存在的问题24-26
• 1.5 研究目的与内容26-28
• 1.5.1 研究目的26
• 1.5.2 研究内容26-27
• 1.5.3 技术路线27-28
• 2 新型潜流人工湿地的建设及水质净化效果28-41
• 2.1 材料与方法28-29
• 2.1.1 人工湿地的选址与设计28-29
• 2.1.2 分析测试方法29
• 2.2 结果与分析29-39
• 2.2.1 人工湿地对 COD 的去除效果29-32
• 2.2.2 人工湿地对氨氮的去除效果32-35
• 2.2.3 人工湿地对总氮的去除效果35-39
• 2.3 本章小结39-41
• 3 基质的筛选及吸附性能的研究41-58
• 3.1 材料与方法41-43
• 3.1.1 试验仪器41
• 3.1.2 试验材料与试剂41
• 3.1.3 试验方法41-43
• 3.2 结果与分析43-55
• 3.2.1 堆积密度的测定43-44
• 3.2.2 基质投加量的确定44-46
• 3.2.3 基质对氨氮的吸附动力学试验46-48
• 3.2.4 基质对氨氮的等温吸附试验48-51
• 3.2.5 基质对氨氮的解吸试验51-54
• 3.2.6 生物膜量54-55
• 3.3 讨论55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 4 湿地植物的筛选及根系泌氧能力的研究58-66
• 4.1 材料与方法58-59
• 4.1.1 实验材料58
• 4.1.2 实验方法58-59
• 4.2 结果与分析59-64
• 4.2.1 根际泌氧的轴向分布59
• 4.2.2 根际泌氧的径向分布59-62
• 4.2.3 四种湿地植物根际泌氧能力的比较62-63
• 4.2.4 湿地植物的筛选63-64
• 4.3 讨论64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 5 问题与展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果72
• 个人简历72
• 发表的学术论文72

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