“生物絮凝—多级人工湿地渗滤床”处理小城镇污水试验研究

【摘要】： 研究以开发高效能、低投资、低成本及易于管理的小城镇污水处理技术为目标;针对传统人工湿地处理效能低、易堵塞等问题,提出了“生物絮凝—多级人工湿地渗滤床”处理技术,该系统的预处理集水解酸化、生物絮凝及沉淀为一体,人工湿地渗滤床采用多级形式,在系统中设置了硝化区和反硝化区,并在基质填料中设置了强化除磷的煤渣和石灰石填料层,强化系统的脱氮除磷效能;同时,对基质采用科学级配,改善水力特性增强防堵功效。通过试验筛选出了高效富集氮磷的植物及高效的除磷填料。并通过示范工程生产性试验,得出生物絮凝、生物化学协同絮凝及多级人工湿地渗滤床运行的关键参数,该处理系统对较高浓度的城镇污水和冬季低温表现出良好的适应性,拓宽了人工湿地渗滤床应用范围。研究得出的主要结论如下: ①高效脱氮植物筛选试验结果表明:当氨氮和总氮负荷分别为3.0gNH4+-N/m2.d和3.61gTN-N/m2.d,栽种有打碗子、美人蕉、灯心草和芦竹的人工湿地渗滤床氨氮去除率分别为55.7%、54.4%、44.7%和42.0%;总氮去除率分别为50%、48.4%、41.7%和40.0%;植物的脱氮效能依次为:打碗子﹥美人蕉﹥灯心草﹥芦竹。 ②除磷基质筛选试验表明:当进水PO43--P浓度为2.9mg/L,停留时间为4h时,砾石、烧结碎砖和煤渣三种基质的出水PO43--P浓度依次为2.0mg/L、1.0mg/L和0.4mg/L,去除率分别为31.0%、75.9%和86.2%。除磷能力大小依次为:煤渣﹥烧结碎砖﹥砾石;将不同体积煤渣和砾石配比形成的人工湿地渗滤床系统,除磷能力随着煤渣配比比例的增加而提高,当停留时间为2h,V煤渣:V渗滤床分别为0、0.3、0.5和0.7,进水PO43--P浓度为3.1mg/L,出水PO43--P分别为2.6、1.9mg/L、1.6mg/L、1.55mg/L,去除率分别为16.1%、38.7%、48.4%和50%,随着V煤渣:V渗滤床比例的增大,去除率逐渐升高,并且出水pH也逐渐升高,出水pH从7.3上升到10.3。试验得出最适合配比为V煤渣:V渗滤床=0.3。 ③预处理效能试验研究表明:温度为20℃~35℃,示范工程Ⅰ生物絮凝预处理系统能使进水COD、NH4+-N和PO43--P浓度分别为741mg/L、89.48mg/L和5.7mg/L,出水浓度分别为260mg/L、76mg/L和4.5mg/L,去除率分别为65%、14.98%和21%;示范工程Ⅱ生物絮凝预处理系统使进水COD、NH4+-N和PO43--P浓度分别为490mg/L、90.2mg/L和5.7mg/L,出水浓度分别为250mg/L、80.94mg/L和4.73mg/L,去除率分别为49%、10.27%和17.8%;采用“生物—化学”协同絮凝强化预处理,试验结果表明:当PAC的投加量为35mg/L时,预处理系统能使进水PO43--P为5.7mg/L,出水PO43--P为2.3mg/L,去除率为59.6%,较生物絮凝对PO43--P去除率提高了38.6%。 ④当温度为20℃~ 35℃,多级人工湿地渗滤床系统有机负荷为41gCOD/m2.d,氮负荷为11.69gTN/m2.d,可使进水COD、NH4+-N、TN和PO43--P浓度分别为352mg/L、70.12 mg/L、82.54 mg/L和4.5 mg/L的高浓度生活污水,出水浓度分别为47mg/L、32.62mg/L、39.76mg/L和2.0mg/L,去除负荷分别为42.43gCOD/m2.d、5.95gTN/m2.d和0.35gPO43--P/m2.d。 ⑤当人工湿地渗滤床基质中增加了除磷煤渣层和石灰石层后,温度为25℃~ 30℃,多级人工湿地渗滤床系统的TN去除负荷提高了1.72gTN/m2.d,去除率提高了13.6%; PO43--P的去除负荷提高了0.11gPO43--P/m2.d,去除率提高了15.4%。 ⑥效能分析表明:“生物絮凝—多级人工湿地渗滤床处理系统”对污染物表现出较高的去除效能,与传统的人工湿地相比,对COD、TN和PO43--P的去除负荷分别增加了2.72gCOD/m2.d、1.59 gTN/m2.d和0.08gPO43--P/m2.d以上。 【关键词】：人工湿地渗滤床 生物絮凝 除磷填料 脱氮植物
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 课题的研究背景10
• 1.2 人工湿地污水处理系统概述10-13
• 1.2.1 人工湿地的概念及特征10-11
• 1.2.2 人工湿地的类型与各自的优缺点11-12
• 1.2.3 人工湿地的组成及功能12-13
• 1.3 人工湿地污染物去除机理13-19
• 1.3.1 污染物去除途径13-15
• 1.3.2 人工湿地污水中氮、磷的去除机理15-17
• 1.3.3 影响N、P 去除的主要因素17-19
• 1.4 人工湿地处理系统的局限性及存在的问题19-20
• 1.4.1 受气候条件限制较大19
• 1.4.2 占地面积相对较大19-20
• 1.4.3 容易产生堵塞、饱和现象20
• 1.5 国内外人工湿地研究现状20-23
• 1.5.1 国内外人工湿地现状20-21
• 1.5.2 国内人工湿地的工程现状21-23
• 1.6 课题的提出及主要研究内容23-26
• 1.6.1 课题的提出23
• 1.6.2 主要研究内容23-26
• 2 试验装置及研究方法26-38
• 2.1 试验装置—示范工程26-30
• 2.1.1 设计规模26
• 2.1.2 设计水质26
• 2.1.3 工艺方案设计26-28
• 2.1.4 平面及高程设计28-30
• 2.2 试验水质及水量30-35
• 2.2.1 示范工程Ⅰ处理系统试验水量及水质30-32
• 2.2.2 示范工程Ⅱ处理系统试验水量及水质32-35
• 2.3 研究及测试方法35-38
• 2.3.1 研究方法35-36
• 2.3.2 分析项目36-38
• 3 人工湿地渗滤床系统植物及基质构建研究38-52
• 3.1 人工湿地渗滤床高效脱氮植物的筛选研究38-44
• 3.1.1 概述38-39
• 3.1.2 试验装置及方法39-40
• 3.1.3 试验结果及分析40-44
• 3.2 人工湿地渗滤床除磷基质的研究44-50
• 3.2.1 概述44-46
• 3.2.2 除磷基质筛选研究46-48
• 3.2.3 除磷基质配比研究48-50
• 3.3 小结50-52
• 4 系统的启动和预处理效能研究52-68
• 4.1 系统的启动试验研究52-53
• 4.1.1 试验装置52
• 4.1.2 试验方法52
• 4.1.3 试验结果及分析52-53
• 4.2 预处理系统处理效能研究53-65
• 4.2.1 概述53-54
• 4.2.2 生物絮凝处理效能研究54-63
• 4.2.3 “生物—化学”协同絮凝预处理效能研究63-65
• 4.3 小结65-68
• 5 多级人工湿地渗滤床运行效果分析68-96
• 5.1 负荷对多级人工湿地渗滤床处理效能影响研究68-76
• 5.1.1 试验装置68-69
• 5.1.2 试验方法69-70
• 5.1.3 试验结果及分析70-76
• 5.2 基质填料对多级人工湿地渗滤床处理效能影响研究76-79
• 5.2.1 试验装置76
• 5.2.2 试验方法76
• 5.2.3 试验结果及分析76-79
• 5.3 多级人工湿地渗滤床冬季处理效能影响研究79-83
• 5.3.1 试验装置79
• 5.3.2 试验方法79
• 5.3.3 试验结果及分析79-83
• 5.4 多级人工湿地渗滤床系统污染物降解过程分析83-89
• 5.4.1 试验装置83
• 5.4.2 试验方法83-84
• 5.4.3 试验结果及分析84-89
• 5.5 多级人工湿地渗滤床系统运行效果分析89-94
• 5.6 小结94-96
• 6 结论与建议96-98
• 6.1 结论96-97
• 6.2 建议97-98
• 致谢98-100
• 参考文献100-104
• 附录104

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