高效脫氮菌強(qiáng)化人工濕地處理村鎮(zhèn)生活污水工藝研究

【摘要】：目前我國(guó)村鎮(zhèn)環(huán)境污染形勢(shì)嚴(yán)峻,村鎮(zhèn)生活污水的治理迫在眉睫。人工濕地利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化,具有投資少、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力薄弱的村鎮(zhèn)具有廣闊的應(yīng)用前景。人工濕地系統(tǒng)中,微生物是吸收和降解污染物的主要生物群體和承擔(dān)者。微生物強(qiáng)化技術(shù)通過(guò)投加篩選自濕地土壤的高效反硝化細(xì)菌或菌群,以增加人工濕地中脫氮細(xì)菌或菌群的數(shù)量,強(qiáng)化微生物對(duì)村鎮(zhèn)生活污水中污染物的去除作用,是實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放的有效手段。該技術(shù)在人工濕地中的成功應(yīng)用,可以有效的節(jié)約水資源,實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)生活用水的循環(huán)利用,對(duì)于推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)和環(huán)境資源的可持續(xù)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。 本文以實(shí)驗(yàn)室小型人工濕地和中試人工濕地現(xiàn)場(chǎng)為研究對(duì)象,同時(shí)開(kāi)展了微生物強(qiáng)化人工濕地的試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中,利用已獲得的六株高效脫氮菌株為菌種,構(gòu)建了四種不同菌群,重點(diǎn)考察了不同濃度下的各菌群對(duì)氮素的去除效率,對(duì)比確定了用以微生物強(qiáng)化人工濕地的最優(yōu)菌群的接種濃度；評(píng)價(jià)了所構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室小型人工濕地系統(tǒng)的去污效果,進(jìn)行了微生物強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室小型人工濕地處理模擬廢水的工藝研究。在中試現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中,對(duì)所構(gòu)建的中試濕地系統(tǒng)進(jìn)行了兩年的通水運(yùn)行,考察了該系統(tǒng)對(duì)實(shí)際生活污水的去除效果,評(píng)價(jià)了該系統(tǒng)的去污能力；同時(shí)選取了高效脫氮菌株,以實(shí)際生活污水為研究對(duì)象,通過(guò)強(qiáng)化構(gòu)建的中試人工濕地,保證出水主要污染物CODcr、NH3-N、TP達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)要求,同時(shí)考察達(dá)標(biāo)時(shí)系統(tǒng)的水力停留時(shí)間HRT。取得的主要研究結(jié)論如下： (1)6株細(xì)菌對(duì)污水中的氮具有良好的去除效果,均可作為強(qiáng)化人工濕地的優(yōu)勢(shì)菌株。6株菌的反硝化作用完全,反硝化過(guò)程中無(wú)溫室氣體產(chǎn)生,具有良好的環(huán)境效益。6株菌組合的脫氮菌群均具有高效的脫氮效率,其中1%濃度的F4(LZ-4、LZ-14、XP1、XP2、CL-1、CL-3)混合菌群,效率最高,在第144h時(shí)對(duì)N完全去除。選取F4組合進(jìn)行強(qiáng)化人工濕地,進(jìn)一步節(jié)約工藝成本。 (2)所構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)室小型人工濕地(Constructed wetlands microcosm, CWM)具有較好的水質(zhì)凈化效果。然而,當(dāng)HRT為5天、10天、15天時(shí),受污染河水(River water, RW)經(jīng)人工濕地處理后的出水CODcr、NH3-N、TN、TP濃度并未滿足國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),平均去除率分別42%-60.3%,35%-45%,23.7%-33.2%,13%-25%。在對(duì)生活污水(Domestic Wastewater, DW)的處理試驗(yàn)中,人工濕地出水CODcr、NH3-N、TN、TP也未能達(dá)到GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)要求,平均去除率分別61%-68.7%,37.5%-66.7%,27.4%-45.5%和50%～63.7%。 (3)微生物強(qiáng)化技術(shù)在所構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)室小型人工濕地系統(tǒng)(CWM)中得到了成功的應(yīng)用。強(qiáng)化組濕地(Biol, Abiol)的出水CODcr、NH3-N、TN、TP的去除效果與對(duì)照組(Bio2,Bio3, Abiol, Abio2)相比,得到明顯改善。其中在利用6株高效脫氮菌構(gòu)成的微生物菌群處理RW的試驗(yàn)中,出水CODcr、 NH3-N、TN、TP濃度滿足國(guó)家GB3838-2002Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)所需的HRT為7天,去除率分別為75.7%,96.8%,96.7%和90.4%。在處理DW的試驗(yàn)中,CODcr、NH3-N、 TN、TP達(dá)到GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)的HRT分別為4天,7天,7天,去除率分別為85.7%,88.6%,75%和88%。在此強(qiáng)化試驗(yàn)中,不同污染物在人工濕地中的降解特征不同。一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型較好的模擬生物強(qiáng)化CMWs系統(tǒng)中COD、TN及TP的降解規(guī)律。強(qiáng)化CMWs處理RW的COD、TN、TP的體積去除速率常數(shù)分別為0.138d-1、0.173d-1、0.173d-1。強(qiáng)化CMWs處理DW的COD、TN、TP的體積去除速率常數(shù)分別為0.23d-1、0.138d-1、0.173d-1。 (4)人工濕地系統(tǒng)以山東建筑大學(xué)中水處理站為依托構(gòu)建,處理工藝以中水處理站二級(jí)出水為研究對(duì)象,濕地進(jìn)水水質(zhì)符合典型生活污水的水質(zhì)特征。濕地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)水的總氮濃度相對(duì)較高,主要以NH3-N為主,屬于高氮生活污水,而COD波動(dòng)較大,尤其隨季節(jié)變化較大,總磷的濃度相對(duì)偏低。濕地出水主要污染物COD、NH3-N、TP不能或穩(wěn)定達(dá)到GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)指標(biāo)。 (5)利用反硝化細(xì)菌Paneibacillus sp. XP1強(qiáng)化中試人工濕地處理實(shí)際生活污水工藝,效果顯著。秋季作物收割后,Paenibacillus sp. XP1菌株對(duì)香蒲濕地的強(qiáng)化作用,比強(qiáng)化蘆葦濕地要明顯。CCW-XP1試驗(yàn)組(XP1菌株強(qiáng)化香蒲濕地)COD的最大去除率為73%,NH3-N的最大去除率為94%,TN的最大去除率為78%。HRT4天時(shí),NH3-N出水濃度達(dá)到GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn),與對(duì)照組相比,HRT時(shí)間縮短了至少15天。 夏秋季,Paenibacillus sp. XP1菌株對(duì)蘆葦濕地的強(qiáng)化試驗(yàn)顯示,夏季RCW-XP1試驗(yàn)組(XP1菌株強(qiáng)化蘆葦濕地),在HRT4天時(shí),COD的去除率為76.2%,TP去除率為73%,TN去除率為63.8%,達(dá)到GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)(CODcr≤60mg/L; TP0.5mg/L); HRT7天時(shí),NH3-N去除率為90%,達(dá)到GB18918-2002排放一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)(NH3-N≤8mg/L)。秋季RCW-XP1試驗(yàn)組出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的時(shí)間及各污染物去除效率為：HRT4天,COD的去除率為69.5%,TP去除率為73%,TN去除率為55.6%；HRT7天,NH3-N去除率為96.2%。夏季強(qiáng)化人工濕地處理生活污水后,COD、TN、TP的體積去除速率常數(shù)分別為0.173d-1、0.23d-1、0.34d-1。、秋季強(qiáng)化后的COD、TN的體積去除速率常數(shù)分別為0.34d-1、0.23d-1,TP的降解受外界因素影響,未符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。 (6)人工濕地單元處理費(fèi)用比傳統(tǒng)生物處理方式,成本降低。傳統(tǒng)污水處理廠處理的生活污水,出水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)時(shí),處理費(fèi)用約為1元／噸。而采用分散式的人工濕地處理村鎮(zhèn)生活污水,其動(dòng)力費(fèi)用每噸水平均不足0.01元。高效脫氮菌強(qiáng)化人工濕地工藝的總處理費(fèi)用約為0.23～0.29元／噸,僅為污水處理廠的1/4-1/5左右。 【關(guān)鍵詞】：人工濕地 反硝化細(xì)菌 生物強(qiáng)化 反硝化作用 污水處理
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X799.3
【目錄】：

• 目錄4-8
• Contents8-12
• 摘要12-15
• Abstract15-19
• 符號(hào)說(shuō)明19-20
• 第一章 緒論20-39
• 1.1 村鎮(zhèn)污水的排放及處理21-26
• 1.1.1 村鎮(zhèn)污水排放特征21
• 1.1.2 村鎮(zhèn)污水排放的危害21-23
• 1.1.3 國(guó)外村鎮(zhèn)污水處理狀況23-25
• 1.1.4 我國(guó)村鎮(zhèn)污水處理狀況25-26
• 1.2 人工濕地技術(shù)26-32
• 1.2.1 人工濕地的分類27-29
• 1.2.2 人工濕地去除污染物機(jī)理29-30
• 1.2.3 人工濕地技術(shù)在村鎮(zhèn)生活污水處理中的應(yīng)用30-31
• 1.2.4 存在的問(wèn)題31-32
• 1.3 高效脫氮菌強(qiáng)化技術(shù)在人工濕地中的應(yīng)用32-37
• 1.3.1 高效脫氮菌強(qiáng)化技術(shù)簡(jiǎn)介32-33
• 1.3.2 高效脫氮菌強(qiáng)化技術(shù)的可行性分析33-35
• 1.3.3 高效脫氮菌強(qiáng)化技術(shù)在人工濕地中的應(yīng)用35-37
• 1.4 研究目的與內(nèi)容37-39
• 1.4.1 研究目的37-38
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容38-39
• 第二章 高效脫氮菌株的選擇39-53
• 2.1 材料和方法39-43
• 2.1.1 試驗(yàn)材料39-41
• 2.1.2 方法41-43
• 2.2 六株細(xì)菌的形態(tài)特征及脫氮特性43-47
• 2.2.1 XP1菌株43-44
• 2.2.2 XP2菌株44-45
• 2.2.3 LZ-4菌株45
• 2.2.4 LZ-14菌株45-46
• 2.2.5 CL-1菌株46
• 2.2.6 CL-3菌株46-47
• 2.3 六株細(xì)菌的種屬特性47-49
• 2.4 六株細(xì)菌的反硝化氣體產(chǎn)物分析49-52
• 2.5 小結(jié)52-53
• 第三章 高效脫氮菌群的構(gòu)建53-62
• 3.1 材料和方法53-55
• 3.1.1 試驗(yàn)材料53-54
• 3.1.2 方法54-55
• 3.2 高效脫氮菌群選取及構(gòu)建理由55-56
• 3.3 高效脫氮菌群的脫氮特性考察56-61
• 3.3.1 DM培養(yǎng)液接種混合菌群后的表觀變化56-57
• 3.3.2 不同濃度F1菌液對(duì)硝酸鹽氮的去除情況57-58
• 3.3.3 不同濃度F2菌液對(duì)硝酸鹽氮的去除情況58-59
• 3.3.4 不同濃度F3菌液對(duì)硝酸鹽氮的去除情況59
• 3.3.5 不同濃度F4菌液對(duì)硝酸鹽氮的去除情況59-60
• 3.3.6 不同混合菌群及單菌株脫氮效率的比較60-61
• 3.4 小結(jié)61-62
• 第四章 高效脫氮菌群強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室小型人工濕地脫氮效果62-87
• 4.1 材料和方法62-67
• 4.1.1 試驗(yàn)裝置62-64
• 4.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)64-67
• 4.2 CWM系統(tǒng)運(yùn)行效果試驗(yàn)67-71
• 4.2.1 COD的去除67-68
• 4.2.2 NH_3-N的去除68
• 4.2.3 TN的去除68-69
• 4.2.4 TP的去除69-71
• 4.3 菌群強(qiáng)化CWM系統(tǒng)處理人工配制受污染河水、生活污水試驗(yàn)71-82
• 4.3.1 pH值的變化71-73
• 4.3.2 CODcr的變化73-74
• 4.3.3 TP的去除74-76
• 4.3.4 氨氮、硝酸鹽氮、總氮的去除76-81
• 4.3.5 高效脫氮菌群F4強(qiáng)化CWM與其他研究的比較81-82
• 4.4 高效菌群強(qiáng)化人工濕地的污染物降解特征82-85
• 4.4.1 生物強(qiáng)化CMWs處理RW的污染物降解82-84
• 4.4.2 生物強(qiáng)化CMWs處理DW的污染物降解84-85
• 4.5 小結(jié)85-87
• 第五章 高效脫氮菌強(qiáng)化人工濕地處理村鎮(zhèn)生活污水工藝87-121
• 5.1 材料和方法87-91
• 5.1.1 中試現(xiàn)場(chǎng)87-88
• 5.1.2 菌種培養(yǎng)88
• 5.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)88-91
• 5.2 高效脫氮菌XP1強(qiáng)化人工濕地現(xiàn)場(chǎng)處理村鎮(zhèn)生活污水91-114
• 5.2.1 不同水力負(fù)荷條件下各濕地對(duì)污水的處理效果91-93
• 5.2.2 人工濕地中試現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行效果93-98
• 5.2.3 濕地系統(tǒng)不同深度的處理效果試驗(yàn)98-99
• 5.2.4 收割以后,XP1強(qiáng)化香蒲、蘆葦人工濕地99-109
• 5.2.5 夏季秋季,XP1強(qiáng)化蘆葦人工濕地109-113
• 5.2.6 本研究與類似研究的比較分析113-114
• 5.3 高效菌株強(qiáng)化人工濕地的機(jī)理探討114-120
• 5.3.1 高效菌株強(qiáng)化人工濕地脫氮除磷的機(jī)理探討114-117
• 5.3.2 高效菌株強(qiáng)化人工濕地的污染物遷移轉(zhuǎn)化117-120
• 5.4 小結(jié)120-121
• 第六章 使用價(jià)值和應(yīng)用前景121-126
• 6.1 使用價(jià)值121-124
• 6.1.1 經(jīng)濟(jì)效益分析121-123
• 6.1.2 社會(huì)效益分析123
• 6.1.3 環(huán)境效益分析123-124
• 6.2 應(yīng)用前景124-126
• 第七章 結(jié)論及展望126-130
• 7.1 結(jié)論126-128
• 7.2 創(chuàng)新之處128
• 7.3 研究展望128-130
• 參考文獻(xiàn)130-144
• 致謝144-145
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文145-146
• 攻讀學(xué)位期間所獲專利146-147
• 攻讀學(xué)位期間參與項(xiàng)目147-148
• 攻讀學(xué)位期間所獲獎(jiǎng)勵(lì)148-149
• 附錄：發(fā)表文章及專利149-189
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表189

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展    賈曉競(jìng);畢東蘇;周雪飛;張亞雷;

基于人工濕地系統(tǒng)中的微生物研究    梁寧;王敦球;魏彩春;

淡水浮游藻類在池塘養(yǎng)殖中的負(fù)面影響    殷守仁;徐立蒲;潘勇;

農(nóng)村生活污水處理技術(shù)與政策選擇    梁祝;倪晉仁;

概論N_2O大氣濃度演變及其大氣化學(xué)    徐文彬

村鎮(zhèn)污水處理模式的探討    陳學(xué)農(nóng);

一株反硝化細(xì)菌在景觀水凈化處理中的應(yīng)用    姚曉麗;梁運(yùn)祥;

淺談人工濕地在我國(guó)農(nóng)村污水處理中的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀    柳君俠;李明月;

人工濕地植物根區(qū)微生物與凈化效果的季節(jié)變化    梁威,吳振斌,詹發(fā)萃,鄧家齊

農(nóng)村生活污水處理工程實(shí)例簡(jiǎn)述    許耀森;

蚯蚓生物濾池處理農(nóng)村分散生活污水效果研究    尹志高;陸志波;楊健;劉靜;

砂濾池系統(tǒng)處理北方農(nóng)村生活污水試驗(yàn)研究    王艷芹;袁長(zhǎng)波;邊文范;姚利;李國(guó)生;張昌愛(ài);劉英;

UASB工藝處理秸稈乙醇廢水的厭氧研究    喬華軍;蔣文化;姜濤;馬三劍;

UASB反應(yīng)器處理制藥廢水的實(shí)驗(yàn)研究    周宇昭;蔣文化;張曄;戴慶武;馬三劍;

鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水水體高效氨氮降解菌株的篩選    袁征;徐建平;

沿海軟基城市污水收集處理系統(tǒng)現(xiàn)狀、問(wèn)題及改進(jìn)思路    金丹越;白獻(xiàn)宇;徐南妮;

人工濕地對(duì)污水的除磷效果研究    邱滬生;歐陽(yáng)鄭凱;

人工濕地植物生理生態(tài)及其去污機(jī)理研究    徐大勇;徐祖信;

長(zhǎng)春市地區(qū)水污染控制規(guī)劃研究    雷蕾;孫世軍;嚴(yán)曉菲;

北方地區(qū)農(nóng)村污水治理技術(shù)評(píng)述    謝良林;黃翔峰;劉佳;陸麗君;關(guān)煒;

對(duì)治理與凈化水體砷污染的探討    唐謀生;張立柱;余雷;

人工濕地污水處理系統(tǒng)的研究進(jìn)展    陳小敏;王梅;

人工濕地污水處理系統(tǒng)運(yùn)行與管理中相關(guān)問(wèn)題分析    張冬梅;劉文莉;陳英旭;

中國(guó)北方新興村鎮(zhèn)生活污水預(yù)處理工藝選擇——以青島北龍口村污水處理工藝選擇為例    袁惠萍;彭昌盛;王震宇;

EGSB反應(yīng)器中毒后快速恢復(fù)活性    黃益平;夏偉;鄒鑫;劉毅;徐景富;劉爽;

乳制品公司廢水處理的研究進(jìn)展    馬麗衛(wèi);翟海瑞;王倩;張利娟;楊勁松;

人工濕地植物研究現(xiàn)狀    王鵬;曹薇;董仁杰;

IC厭氧反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用    苑建偉;邱凌;劉娟娟;楊鵬;

人工濕地污水處理技術(shù)研究進(jìn)展    蔡佩英;馬祥慶;

淺析微生物凈水新技術(shù)在流動(dòng)水體修復(fù)中的應(yīng)用    劉青;袁觀潔;

內(nèi)循環(huán)三相流化床生物高效降解煉油污水技術(shù)研究    秦統(tǒng)福

超高效螺旋式厭氧反應(yīng)器三相流動(dòng)特性的研究    陳小光

人工濕地處理城鎮(zhèn)污水和豬場(chǎng)廢水研究    李淑蘭

蛭石—水溶液體系中鋅、鎘離子吸附特性與離子吸附理論    趙芳

崇明前衛(wèi)村微污染水體的生態(tài)修復(fù)與基質(zhì)研究    張小東

人工濕地減排溫室氣體估算研究    潘濤

重慶市長(zhǎng)壽區(qū)城市河岸生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究    趙占軍

不同生態(tài)因子下LMBR處理制藥廢水運(yùn)行效能及數(shù)學(xué)模型    白羽

固定化脫氮菌群處理含氮污水的研究    肖晶晶

缺氧—好氧生物脫氮系統(tǒng)中N_2O的釋放機(jī)理與減量化控制研究    胡振

湖北省粗梗水蕨種群、群落結(jié)構(gòu)研究與保護(hù)建議    刁百靈

波形潛流人工濕地處理模擬生活污水的研究    楚偉偉

生產(chǎn)性IC反應(yīng)器的啟動(dòng)及“酸化”研究    沈小華

林可霉素廢水處理工藝及啟動(dòng)研究    牛娜

巢湖流域農(nóng)村生活污染源產(chǎn)排污特征與規(guī)律研究    孫興旺

同步除硫脫氮除磷微生物篩選及對(duì)礦區(qū)廢水處理實(shí)驗(yàn)研究    任軍俊

對(duì)蝦池塘精養(yǎng)環(huán)境的綜合微生物修復(fù)技術(shù)研究    陳愛(ài)玲

海綿鐵過(guò)濾—水解酸化—膜生物反應(yīng)器組合工藝處理印染廢水的研究    李冰

好氧厭氧多級(jí)串聯(lián)潛流人工濕地水質(zhì)凈化工藝優(yōu)化    宋妮

維生素C行業(yè)清潔生產(chǎn)分析及廢水厭氧啟動(dòng)研究    孫潤(rùn)超

浙江省農(nóng)村水污染現(xiàn)狀及處理技術(shù)探討    龔躍;吳開(kāi)明;黃棟;酈穎;

噴施化學(xué)物質(zhì)對(duì)干旱脅迫下小麥苗期生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響    姚維傳,張從宇,劉愛(ài)榮,許磊

生物修復(fù)技術(shù)在水體富營(yíng)養(yǎng)化治理中的應(yīng)用    宋關(guān)玲;

一株反硝化細(xì)菌的分離及其反硝化特性    張春楊;張麗麗;

6種水生植物在人工濕地中特性的比較    韓蘇娟;尤朝陽(yáng);萬(wàn)玉龍;劉湯勛;

平朔安太堡礦區(qū)復(fù)墾地土壤微生物與土壤性質(zhì)關(guān)系的研究    方輝;王翠紅;辛?xí)栽?張洪滿;劉其彬;

城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化及其控制    徐晶;朱民;

新農(nóng)村污水治理工作的探討    何剛;霍連生;戰(zhàn)楠;趙立新;

干旱脅迫冬小麥幼苗根冠比的動(dòng)態(tài)變化與品種抗旱性關(guān)系的研究    柴麗娜，路蘋(píng)，王金淑

人工濕地污水處理工藝與設(shè)計(jì)    王薇,俞燕,王世和

環(huán)鄱陽(yáng)湖村鎮(zhèn)污水現(xiàn)狀與污染防治對(duì)策建議    魏立安;丁園;華河林;

固定化微生物技術(shù)處理乳品廢水的研究    吳春芳