BAF強化人工濕地工藝處理生活污水試驗研究

【摘要】： 人工濕地技術作為一種生態(tài)的污水處理方式,以其廉價、易于管理、具有良好環(huán)境效益的優(yōu)勢得到廣泛的應用,當前人工濕地的主要問題是系統(tǒng)的脫氮能力差,尤其是硝化反應率低。曝氣生物濾池在廢水處理上已得到較多的應用,該工藝有機物容積負荷高、水力負荷大、水力停留時間短、能耗及運行成本低,同時該工藝對有機物和氨氮處理效果較好,出水水質較好,主要用于微污染水、生活污水、預處理水等的深度處理上。本課題提出了BAF強化人工濕地處理生活污水工藝和灰漠土作為人工濕地基質填料,解決濕地硝化能力差以及氮、磷污染物去除效率低的難題,為濕地的廣泛應用提供技術支持。 本課題主要包括以下研究內容：①潛流人工濕地處理生活污水的試驗研究；②BAF處理生活污水的試驗研究；③強化工藝處理生活污水的試驗研究；④強化工藝污染物反應動力學研究。通過研究得出以下結論： (1)濕地對污染物的去除效果隨著運行水位的升高而提高,在本試驗條件下,濕地運行水位在65cm處污染物去除效果優(yōu)于其他水位,適于本試驗濕地的水力負荷為0.8×10-2m3／(m2·h)。相同條件下,垂直流人工濕地污染物去除效果高于水平流濕地10%左右,說明垂直流在去除效果上具有優(yōu)勢。 (2)pH值是硝化過程的重要影響參數(shù),適于本試驗的pH值為9.0左右。COD／N對濕地COD的去除效果影響較小,而對對氨氮的去除效果影響則較大。復合濕地對污染物的去除效果較穩(wěn)定,對COD平均去除率為75.93%,出水濃度主要受進水濃度影響；對氨氮的平均去除率為25.05%,對總氮的去除率總體不高,平均去除率為26.44%；對TP的平均去除率為74.14%。 (3)Langmuir等溫方程比Freudlich等溫方程能更好地擬合基質對磷的等溫吸附效果,灰漠土對磷的理論飽和吸附量(G0)為688.18mg／kg,爐渣對磷的理論飽和吸附量(G0)為521.58mg／kg?；|對磷的吸附量均隨溶液pH值的增加而增加,在酸性或弱堿性環(huán)境下,基質對磷的吸附量隨pH值的變化較緩慢,在堿性環(huán)境下,基質對磷的吸附量隨pH值升高迅速增加。同時,溶液中陰離子的存在削弱基質對磷吸附效果,陽離子存在可增強基質對磷吸附效果。 (4)氣水比和水力負荷是影響B(tài)AF處理效果的主要因素,氣水比為3：1及水力負荷1.28m3／(m2·h)運行條件下,既可保持BAF對有機物和氨氮的有效去除,又不浪費動力消耗。BAF作為單獨處理單元對有機物和氨氮的去除率分別達到65.43%和69.25%,但對TN和TP的去除效果不太理想,分別為9.97%和10.41%。 (5)強化工藝對各污染物的去除效率較BAF及人工濕地工藝單獨工藝均有提高,其中對氨氮與總氮的提高幅度較大,主要是因為強化工藝發(fā)揮了各單獨工藝在處理不同形態(tài)氮素污染物上的優(yōu)勢,并采用了合理的組合方式,使兩種處理工藝實現(xiàn)了優(yōu)勢互補,實現(xiàn)污染物的有效去除。 (6)對污染物沿程形態(tài)的研究表明污染物變化規(guī)律各有差異。COD在濕地中呈現(xiàn)沿程遞減規(guī)律,且濕地前段對有機污染物的去除占主導作用。濕地中前1／2段是氨氮去除起主導作用,但水平流濕地后段氨氮濃度出現(xiàn)小幅回升,這可能是因為相對于水平流來說垂直流濕地中污染物更容易向下轉移流出,而水平潛流濕地不容易直接流出,導致在濕地后端有機氮的分解釋放,氨氮濃度回升。 (7)建立了強化系統(tǒng)污染物去除動力學模型,通過與實測數(shù)據(jù)的對比,驗證了建立模型對系統(tǒng)出水COD、氨氮和總氮模擬的有效性,其理想模擬分別為65%、80%和100%。通過模擬結果的對比,證實了模型對系統(tǒng)的模擬效果,但建立的模型仍不具有工程設計功能,有待進一步研究以期完善。 綜上所述,BAF強化人工濕地處理工藝的特征在于將BAF組成的硝化段和潛流濕地組成的反硝化段進行整合,污水首先通過配水系統(tǒng)進入BAF,通過曝氣去除有機物及強化硝化作用,最后流經(jīng)潛流濕地中進行反硝化作用,實現(xiàn)氮的高效去除。 【關鍵詞】：BAF GDS 人工濕地 強化工藝 生活污水 反應機理
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-21
• 第一章 緒論21-37
• 1.1 人工濕地概述22-27
• 1.1.1 人工濕地的概念22
• 1.1.2 人工濕地的分類22-24
• 1.1.3 人工濕地構成要素及作用24-27
• 1.1.4 人工濕地處理技術的特點27
• 1.2 人工濕地的研究現(xiàn)狀及研究趨勢27-32
• 1.2.1 人工濕地技術的發(fā)展28
• 1.2.2 人工濕地的研究現(xiàn)狀28-30
• 1.2.3 人工濕地的研究趨勢30-32
• 1.3 人工濕地強化技術研究及強化系統(tǒng)的提出32-35
• 1.3.1 人工濕地強化技術研究32-34
• 1.3.2 BAF污水處理技術34-35
• 1.3.3 BAF強化人工濕地處理系統(tǒng)的提出35
• 1.4 研究目的和研究內容35-37
• 1.4.1 研究目的及意義35
• 1.4.2 研究內容35-36
• 1.4.3 創(chuàng)新性36-37
• 第二章 人工濕地處理生活污水試驗研究37-52
• 2.1 人工濕地的構建與運行37-39
• 2.1.1 人工濕地構建37-38
• 2.1.2 試驗水質38
• 2.1.3 試驗方法38-39
• 2.2 水質測定方法39-40
• 2.3 人工濕地影響因素研究40-48
• 2.3.1 水利條件對濕地去除效果的影響40-45
• 2.3.2 pH對人工濕地去除效果的影響45-46
• 2.3.3 COD/N比對人工濕地運行效果的影響46-48
• 2.4 人工濕地對生活污水的處理效果研究48-51
• 2.4.1 人工濕地對有機物的去除效果48-49
• 2.4.2 人工濕地對氨氮的去除效果49-50
• 2.4.3 人工濕地對TN的去除效果50
• 2.4.4 人工濕地對TP的去除效果50-51
• 2.5 本章小結51-52
• 第三章 濕地基質除磷及去污性能研究52-62
• 3.1 試驗材料與方法52-54
• 3.1.1 試驗材料52-53
• 3.1.2 試驗方法53
• 3.1.3 基質去污性能比較試驗53-54
• 3.2 基質對磷的吸附性能研究54-58
• 3.2.1 磷的吸附平衡時間及吸附速率54-55
• 3.2.2 磷的吸附等溫線分析55-57
• 3.2.3 磷吸附的影響因素研究57-58
• 3.3 濕地基質的去污性能研究58-60
• 3.3.1 出水pH值58-59
• 3.3.2 對有機物的去除59
• 3.3.3 對氨氮的去除59-60
• 3.3.4 對TP的去除60
• 3.4 本章小結60-62
• 第四章 曝氣生物濾池處理生活污水試驗研究62-76
• 4.1 試驗裝置與工藝路程62-64
• 4.1.1 試驗裝置62-63
• 4.1.2 工藝流程63-64
• 4.2 試驗方法64-65
• 4.2.1 BAF的掛膜64-65
• 4.2.2 改變BAF的曝氣量65
• 4.2.3 改變BAF的進水量65
• 4.2.4 BAF在最佳運行條件下的處理效果65
• 4.3 BAF處理生活污水的影響因素研究65-72
• 4.3.1 氣水比對BAF處理效果的影響65-69
• 4.3.2 水力負荷的對處理效果的影響69-72
• 4.4 BAF對生活污水的處理效果研究72-75
• 4.4.1 BAF對有機物處理效果72-73
• 4.4.2 BAF對氨氮的處理效果73
• 4.4.3 BAF對TN處理效果73-74
• 4.4.4 BAF對TP處理效果74-75
• 4.5 本章小結75-76
• 第五章 強化工藝處理生活污水試驗研究76-94
• 5.1 強化工藝組成及試驗過程76-78
• 5.1.1 強化工藝組成76-77
• 5.1.2 試驗水質77
• 5.1.3 試驗過程77-78
• 5.2 強化工藝對生活污水的處理效果研究78-81
• 5.2.1 強化工藝對有機物的處理效果78
• 5.2.2 強化工藝對氨氮及總氮的處理效果78-80
• 5.2.3 強化工藝對TP的處理效果80-81
• 5.3 BAF對人工濕地的影響81-83
• 5.3.1 BAF對濕地處理效果的影響81
• 5.3.2 BAF對濕地溶解氧的影響81-83
• 5.4 強化工藝中污染物沿程分布規(guī)律研究83-93
• 5.4.1 有機污染物沿程分布規(guī)律研究83-87
• 5.4.2 強化工藝中氮形態(tài)分布及轉化規(guī)律研究87-92
• 5.4.3 強化工藝中TP分布研究92-93
• 5.5 本章小結93-94
• 第六章 強化工藝反應動力學研究94-113
• 6.1 工藝機理探討94-96
• 6.1.1 BAF處理污染物機理94
• 6.1.2 人工濕地處理污染物機理94-96
• 6.2 強化工藝中污染物反應動力學研究96-112
• 6.2.1 污水處理數(shù)學模型96-98
• 6.2.2 強化工藝動力學模型98-108
• 6.2.3 強化工藝污染物去除模擬結果分析108-112
• 6.3 本章小結112-113
• 第七章 結論113-115
• 7.1 結論113-114
• 7.2 建議114-115
• 參考文獻115-123
• 致謝123-124
• 研究成果及發(fā)表的學術論文124-125
• 作者和導師簡介125

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