間歇運行的潛流式人工濕地污水處理技術及設計方法研究

【摘要】： 通過植物—基質—微生物協(xié)同作用,人工濕地污水處理系統(tǒng)實現(xiàn)對污染物的凈化,這項技術適合我國國情,具有廣闊的應用前景。國內對這項技術的研究應用尚處于發(fā)展階段,有關工藝設計資料和應用實例還不多見。 本論文在系統(tǒng)分析國內外人工濕地研究現(xiàn)狀基礎上,針對人工濕地系統(tǒng)存在的“黑箱”現(xiàn)象,以泗洪縣間歇運行的潛流式人工濕地系統(tǒng)為研究對象,按照系統(tǒng)論思想,采取現(xiàn)場調研與室內實驗相結合方法,對人工濕地填料的理化性能和吸附作用、微生物群落結構、污染物去除效果進行定性分析與定量研究;同時,采用不確定性理論,優(yōu)化人工濕地設計方法。得出的主要研究結論如下: (1)人工濕地填料理化性能測定結果表明:填料粒徑越大,孔隙率越小,滲透系數(shù)越高。玄武巖填料CaO含量0.49%,沸石CaO含量4.68%;玄武巖填料大孔發(fā)育,過渡孔和小孔相對不發(fā)育,沸石填料粒徑越大,大孔越發(fā)育,粒徑越小,過渡孔和小孔越發(fā)育,比表面積越大。 (2)玄武巖和沸石填料對氮磷靜態(tài)吸附實驗結果表明:沸石對氮的吸附平衡時間比玄武巖要短,對磷的吸附平衡時間兩者相差不大。玄武巖對氮和磷的吸附等溫線分別符合Freundlich型和Langmuir型,沸石對氮和磷的吸附等溫線符合Langmuir型。沸石對氮和磷的最大吸附量大于玄武巖,沸石的吸附性能優(yōu)于玄武巖。 (3)填料吸附性能與理化性能有密切關系,同時,填料粒徑與人工濕地床水力停留時間、水力傳導性和填料吸附能力有關,據(jù)此,提出了填料最佳粒徑的概念和填料吸附作用概念模型。 (4)濕地床內沿程不同點位的蘆葦根面、填料上的三種微生物(氨化細菌、亞硝化菌、反硝化細菌)的數(shù)量測定結果表明,無論春季、夏季還是秋季,總體來看氨化細菌反硝化細菌亞硝化菌;同種微生物相比,根面的微生物數(shù)量高于填料表面的數(shù)量。氨化細菌數(shù)量夏秋季比春季高1-2個數(shù)量級,沿程總體各點位數(shù)量基本在兩個數(shù)量級之間變化。亞硝化菌、反硝化菌數(shù)量春夏秋季之間變化不大。 (5)人工濕地水樣水質監(jiān)測結果表明,泗洪縣潛流式人工濕地床溶解氧普遍較低,大多在0.6mg/L以下。CODCr的降解符合一級反應動力學方程,有機物在濕地前部的去除率占整個系統(tǒng)總去除率的80%。CODCr去除率春、夏、秋季分別為74.4%、47.7%和50.9%。 (6)人工濕地系統(tǒng)TN、TP的去除率與季節(jié)有關,其中春季TN的去除率為64.6%,氨氮為70.7%,TP為44.1%;夏季TN的去除率為91.4%,氨氮為85.1%;秋季TN去除率為49.3%,氨氮為50.5% ,TP為13.3%。 (7)泗洪人工濕地系統(tǒng)采用間歇運行方式,可以在一定程度上提高處理效果,三個季節(jié)監(jiān)測結果表明,除了秋季外,泗洪人工濕地的出水能夠滿足一級B排放標準(GB18918-2002)。 (8)人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個存在諸多不確定性因素的復雜系統(tǒng),進水水質和水量在一定范圍內波動。針對污水處理廠設計過程中進水水質、水量具有不確定的特點,應用人工濕地一級動力學污染物去除模型,基于區(qū)間數(shù)理論,首次建立了以初沉池和人工濕地床為主體的污水處理系統(tǒng)優(yōu)化設計模型。結果表明:優(yōu)化模型提高了污水處理廠優(yōu)化設計結果的適用性,可對人工濕地污水處理廠的設計或方案評估提供決策參考。將泗洪污水處理廠設計值與所建立的優(yōu)化設計模型進行綜合比較,總體來看,泗洪污水處理廠設計是科學的、合理的。 【關鍵詞】：間歇運行 潛流式人工濕地 污染物去除 設計方法 泗洪
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X703
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• Extended Abstract10-13
• 目錄13-17
• 圖清單17-21
• 表清單21-24
• 1 緒論24-44
• 1.1 研究背景和意義24-25
• 1.2 國內外人工濕地研究現(xiàn)狀25-35
• 1.3 泗洪縣潛流式人工濕地污水處理系統(tǒng)概況35-41
• 1.4 研究內容、研究方法和技術路線41-44
• 2 人工濕地填料的理化性能和吸附作用44-64
• 2.1 前言44
• 2.2 人工濕地填料理化性能測試44-53
• 2.3 人工濕地填料吸附能力測定53-59
• 2.4 人工濕地填料理化性能和吸附作用的關系59-62
• 2.5 本章小結62-64
• 3 間歇運行的人工濕地系統(tǒng)微生物群落結構與硝化、反硝化能力研究64-81
• 3.1 前言64
• 3.2 人工濕地內微生物群落結構研究64-76
• 3.3 人工濕地硝化、反硝化能力研究76-79
• 3.4 試驗研究結果討論79-80
• 3.5 本章小結80-81
• 4 間歇運行的潛流式人工濕地系統(tǒng)污染物去除效果研究81-94
• 4.1 前言81
• 4.2 試驗內容和方法81-82
• 4.3 泗洪人工濕地系統(tǒng)污染物去除效果研究82-92
• 4.4 試驗結果討論92-93
• 4.5 本章小結93-94
• 5 基于不確定性理論的人工濕地系統(tǒng)工藝設計94-113
• 5.1 前言94
• 5.2 人工濕地污水處理系統(tǒng)一般設計方法94-99
• 5.3 人工濕地污水處理系統(tǒng)中不確定性來源及分析99-101
• 5.4 基于區(qū)間數(shù)理論的人工濕地污水處理系統(tǒng)優(yōu)化設計模型的研究101-110
• 5.5 泗洪人工濕地污水處理系統(tǒng)優(yōu)化設計110-111
• 5.6 本章小結111-113
• 6 結論113-116
• 6.1 主要研究結論113-114
• 6.2 論文創(chuàng)新點與不足之處114-115
• 6.3 研究展望115-116
• 參考文獻116-124
• 附錄124-128
• 作者簡歷128-132
• 學位論文數(shù)據(jù)集132

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