活性污泥法—人工濕地聯(lián)合處理城市污水研究

【摘要】： 針對(duì)我國(guó)南方城市污水有機(jī)污染物濃度偏低，氮磷含量相對(duì)較高，水質(zhì)、水量隨季節(jié)變化的特點(diǎn)，采用活性污泥法與人工濕地相結(jié)合的聯(lián)合處理工藝，分別在100m~3／d規(guī)模的生產(chǎn)性試驗(yàn)和10000m~3／d規(guī)模的示范工程中，以實(shí)際城市污水為處理對(duì)象進(jìn)行研究。試驗(yàn)重點(diǎn)考察了原水水質(zhì)水量特征、污染物存在形態(tài)及去除規(guī)律、不同工藝條件下碳源分配情況，確定了高效生物反應(yīng)器在不同季節(jié)時(shí)段的運(yùn)行模式；研究了不同構(gòu)型人工濕地中污染物的去除效率及池型、填料、負(fù)荷、溫度、植物對(duì)其的影響，計(jì)算了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，確定了適宜的濕地構(gòu)型及負(fù)荷調(diào)控方法；在此基礎(chǔ)上提出了基于q-t曲線圖的雙向輸入／輸出聯(lián)合調(diào)控模式，確定了活性污泥法-人工濕地聯(lián)合處理工藝及負(fù)荷分配。示范工程依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)實(shí)際水質(zhì)變動(dòng)情況靈活調(diào)控，考察了工程規(guī)模的聯(lián)合處理工藝對(duì)各種污染物質(zhì)的去除情況。 試驗(yàn)原污水平均COD、NH_4~+-N、TN、TP為129mg／L、25.6mg／L、31.5mg／L、3.38mg／L，C／N值和C／P值為4.3和39.5，脫氮除磷所需碳源嚴(yán)重不足。在不同的季節(jié)，原水水質(zhì)有較大變化，雨季原水污染物濃度只有旱季濃度60％左右，春、夏季暴雨時(shí)原水污染物濃度接近排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，生物反應(yīng)器需要根據(jù)水溫的變化、水質(zhì)的波動(dòng)、降雨的多寡采用不同的運(yùn)行模式，才能在有限碳源條件下實(shí)現(xiàn)最大限度的脫氮除磷。 通過不同季節(jié)多種工藝的比較，確定了高效生物反應(yīng)器運(yùn)行模式：春季時(shí)段采用改良型A~2／O工藝，夏季晴天／小雨時(shí)段采用預(yù)缺氧+倒置A~2／O工藝，夏季連續(xù)暴雨時(shí)段采用多點(diǎn)進(jìn)水工藝，秋季時(shí)段采用低氧／常氧交替運(yùn)行的倒置A~2／O工藝，冬季時(shí)段采用常規(guī)倒置A~2／O工藝。通過分析各種工藝中有機(jī)物、氮、磷的去除規(guī)律，比較其碳源分配情況，說明碳源能否合理分配及充分利用是評(píng)價(jià)工藝優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)。 人工濕地系統(tǒng)對(duì)COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除效率受負(fù)荷明顯影響，隨著水力負(fù)荷和面積負(fù)荷增加，濕地對(duì)污染物的去除效率呈下降趨勢(shì)，同時(shí)污染物面積去除量的增量隨著面積負(fù)荷的增加逐漸減少。另外，隨著水溫的升高，濕地對(duì)NH_4~+-N、TN的去除效率明顯上升，模擬小試試驗(yàn)還證明，濕地系統(tǒng)總氮面積去除量與進(jìn)水硝態(tài)氮的比例成正的線性關(guān)系，提高進(jìn)水中硝態(tài)氮比例有利于總氮的去除。生物量大的濕地植物對(duì)污染物的吸收總量最高，單位干重的氮磷含量不能作為評(píng)價(jià)植物污染物吸收能力的主要指標(biāo)。在較低污染物濃度水平條件下，濕地對(duì)污染物的去除可以用一級(jí)推流動(dòng)力學(xué)模型近似模擬。 在相同負(fù)荷條件下，潛流濕地對(duì)COD和TP的去除效率高于表面流濕地及潛流／表面流組合濕地，頁巖和鋼渣的應(yīng)用明顯提高了濕地對(duì)磷的去除能力。表面流濕地對(duì)NH_4~+-N的去除效率高于潛流濕地和組合流濕地，在硝態(tài)氮比例大于0.25時(shí)，潛流濕地對(duì)總氮的去除優(yōu)于表面流濕地。組合流濕地的優(yōu)勢(shì)在于其去除效率受溫度的影響最小。整體來說，采用頁巖和鋼渣作為基質(zhì)的潛流濕地最適宜于城市污水的深度處理，其COD、NH_4~+-N、TN、TP的面積反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.32m／d、0.065m／d、0.176m／d、0.29m／d。 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)了活性污泥法／人工濕地聯(lián)合處理的方法和原則，利用q-t曲線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)控，提出了雙向輸入／輸出的活性污泥法-人工濕地聯(lián)合調(diào)控模式，并進(jìn)行了實(shí)例分析。示范工程生物反應(yīng)器通過改良型A~2／O工藝、預(yù)缺氧+倒置A~2／O工藝、局部低氧倒置A~2／O工藝的切換運(yùn)行，使出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，部分指標(biāo)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。在水力負(fù)荷為0.3m／d～0.35m／d條件下，示范工程人工濕地系統(tǒng)出水COD、BOD、NH_4~+-N、TP可以達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，TN濃度可以下降到7mg／L左右。 【關(guān)鍵詞】：活性污泥法 人工濕地 短程硝化反硝化 碳源分配 聯(lián)合處理
【學(xué)位授予單位】：同濟(jì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-16
• 第1章 緒論16-48
• 1.1 研究背景16-19
• 1.1.1 我國(guó)水環(huán)境現(xiàn)狀16-17
• 1.1.2 選題背景17-19
• 1.2 脫氮除磷原理及工藝19-36
• 1.2.1 生物脫氮基本原理19-22
• 1.2.2 生物除磷基本原理22-24
• 1.2.3 城市污水脫氮除磷工藝24-28
• 1.2.4 城市污水脫氮除磷研究進(jìn)展28-36
• 1.3 人工濕地污水凈化技術(shù)36-45
• 1.3.1 人工濕地的定義及組成36-39
• 1.3.2 人工濕地的分類及特點(diǎn)39-41
• 1.3.3 人工濕地的研究進(jìn)展41-45
• 1.4 研究目的及內(nèi)容45-48
• 1.4.1 研究目的及意義45-46
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線46-48
• 第2章 試驗(yàn)材料和方法48-61
• 2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和原水水質(zhì)48-53
• 2.1.1 水溫和pH值48-49
• 2.1.2 有機(jī)物和SS49-50
• 2.1.3 氮和磷50-52
• 2.1.4 C/N和C/P52-53
• 2.2 試驗(yàn)裝置53-59
• 2.2.1 交互式反應(yīng)器54-57
• 2.2.2 人工濕地系統(tǒng)57-59
• 2.3 測(cè)試項(xiàng)目及方法59-61
• 2.3.1 物理記錄項(xiàng)目59
• 2.3.2 化學(xué)分析項(xiàng)目59-60
• 2.3.3 微生物鏡檢項(xiàng)目60-61
• 第3章 交互式反應(yīng)器運(yùn)行模式研究61-129
• 3.1 不同模式運(yùn)行時(shí)段劃分61-65
• 3.1.1 運(yùn)行時(shí)段劃分依據(jù)61-62
• 3.1.2 各時(shí)段水質(zhì)特征及工藝要求62-65
• 3.2 冬季時(shí)段運(yùn)行模式65-81
• 3.2.1 工藝流程65-67
• 3.2.2 試驗(yàn)工況67
• 3.2.3 結(jié)果分析67-80
• 3.2.4 小結(jié)80-81
• 3.3 春季時(shí)段運(yùn)行模式81-96
• 3.3.1 工藝流程81-83
• 3.3.2 試驗(yàn)工況83-85
• 3.3.3 結(jié)果分析85-95
• 3.3.4 小結(jié)95-96
• 3.4 夏季時(shí)段運(yùn)行模式96-112
• 3.4.1 工藝流程97-98
• 3.4.2 試驗(yàn)工況98-99
• 3.4.3 晴天/小雨時(shí)段結(jié)果99-109
• 3.4.4 連續(xù)降雨時(shí)段結(jié)果109-111
• 3.4.5 小結(jié)111-112
• 3.5 秋季時(shí)段運(yùn)行模式112-127
• 3.5.1 工藝流程113
• 3.5.2 試驗(yàn)工況113-114
• 3.5.3 結(jié)果分析114-126
• 3.5.4 小結(jié)126-127
• 3.6 本章結(jié)論127-129
• 第4章 人工濕地處理系統(tǒng)研究129-163
• 4.1 試驗(yàn)條件129-130
• 4.1.1 進(jìn)水水質(zhì)129
• 4.1.2 試驗(yàn)工況129-130
• 4.2 有機(jī)物的去除效果及影響因素130-136
• 4.2.1 潛流濕地130-132
• 4.2.2 表面流濕地132-134
• 4.2.3 潛流/表面流組合濕地134-136
• 4.2.4 小結(jié)136
• 4.3 氨氮的去除效果及影響因素136-143
• 4.3.1 潛流濕地136-139
• 4.3.2 表面流濕地139-141
• 4.3.3 潛流/表面流組合濕地141-142
• 4.3.4 小結(jié)142-143
• 4.4 總氮的去除效果及影響因素143-153
• 4.4.1 潛流濕地143-145
• 4.4.2 表面流濕地145-147
• 4.4.3 潛流/表面流組合濕地147-149
• 4.4.4 氮的形態(tài)對(duì)總氮去除的影響149-152
• 4.4.5 小結(jié)152-153
• 4.5 磷的去除效果及影響因素153-158
• 4.5.1 潛流濕地153-155
• 4.5.2 表面流濕地155-156
• 4.5.3 潛流/表面流組合濕地156-158
• 4.5.4 小結(jié)158
• 4.6 濕地植物對(duì)氮和磷的吸收158-161
• 4.6.1 植物性狀比較159-160
• 4.6.2 植物對(duì)去除氮、磷的貢獻(xiàn)160-161
• 4.7 本章結(jié)論161-163
• 第5章 聯(lián)合系統(tǒng)調(diào)控模式163-184
• 5.1 總體原則163-164
• 5.2 目標(biāo)污染物的確定164-165
• 5.3 濕地出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)165-171
• 5.3.1 有機(jī)物166
• 5.3.2 氨氮166
• 5.3.3 總氮166-170
• 5.3.4 總磷170-171
• 5.4 濕地進(jìn)水水質(zhì)要求171-173
• 5.5 處理水量要求173-176
• 5.5.1 進(jìn)水水質(zhì)全年定值173-174
• 5.5.2 增大濕地處理水量比例的調(diào)控方法174-176
• 5.6 聯(lián)合調(diào)控方法176-178
• 5.7 實(shí)例分析178-183
• 5.7.1 處理工藝178
• 5.7.2 工藝評(píng)估178-179
• 5.7.3 工藝調(diào)控179-181
• 5.7.4 總磷校核181-182
• 5.7.5 工藝確定及負(fù)荷分配182-183
• 5.8 本章結(jié)論183-184
• 第6章 聯(lián)合處理示范工程184-195
• 6.1 概況184
• 6.2 設(shè)計(jì)參數(shù)184-186
• 6.3 進(jìn)水水質(zhì)水量186-188
• 6.4 運(yùn)行模式188-190
• 6.5 出水水質(zhì)190-194
• 6.6 本章結(jié)論194-195
• 第7章 結(jié)論和建議195-200
• 7.1 結(jié)論195-198
• 7.2 建議198-200
• 致謝200-201
• 參考文獻(xiàn)201-210
• 附錄A 示范工程工藝流程210-211
• 附錄B 示范工程主要設(shè)備211-212
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果212

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人工濕地系統(tǒng)去除藻毒素研究    吳振斌,陳輝蓉,雷臘梅,宋立榮,付貴萍,金建明,賀鋒,何振榮

用還原-絮凝沉淀法處理電鍍廢水的研究    彭榮華;羅娟;

水污染處理中絮凝劑的應(yīng)用現(xiàn)狀和研究方向    邱廷省;張春菊;邱仙輝;

生物接觸氧化法處理污水的一種新型填料——懸浮填料    劉翔,高廷耀

基于免疫算法的污水處理系統(tǒng)預(yù)測(cè)及優(yōu)化控制研究    葉洪濤

SBBR技術(shù)特性和動(dòng)力學(xué)機(jī)制及其在廢水處理中的應(yīng)用    胡龍興

人工濕地與城市水體中生物膜特性及功能研究    李今

人工濕地除磷基質(zhì)篩選及其吸附機(jī)理研究    趙桂瑜

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強(qiáng)化人工濕地對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)及作用機(jī)理研究    付融冰

水平潛流人工濕地凈化受污染水體研究    聞岳

潛流型人工濕地對(duì)氮污染物的去除效果研究    雒維國(guó)

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厭氧生物濾池處理城市污水模型與仿真研究    劉苒

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自回流生物轉(zhuǎn)盤與人工濕地組合技術(shù)處理農(nóng)村生活污水    張承芳

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濟(jì)南市水質(zhì)凈化一廠鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)自動(dòng)控制研究    彭勇

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水解-復(fù)合潛流人工濕地系統(tǒng)脫氮工藝優(yōu)化研究    蘇成西;尚宇南;侯云洪;

生物接觸氧化—復(fù)合人工濕地組合工藝對(duì)工業(yè)園區(qū)污水的處理效果研究    朱瓊璐;樓倩;崔理華;謝小妍;郭建;

華北地區(qū)潛流人工濕地浮水植物氣候適應(yīng)性分析(英文)    趙振國(guó);劉麗;

潛流人工濕地對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水的凈化效果    張彩瑩;王巖;王妍艷;

基于“河湖分立”理念的丁山河流域生態(tài)修復(fù)方略    羅雅;張岍;王文瑾;韓琦;邵明非;

水力負(fù)荷對(duì)人工濕地修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化景觀水體效果的影響    李安峰;徐文江;潘濤;姚靜華;李箭;

濕地植物在人工濕地脫氮中的應(yīng)用及研究進(jìn)展    王瑋;丁怡;王宇暉;宋新山;

水平潛流人工濕地氮磷去除回歸方程的建立    鄭璞;鄧正棟;丁志斌;

折流式人工濕地處理校園生活污水試驗(yàn)研究    葉長(zhǎng)兵;劉琴;張晶晶;

丹河人工濕地對(duì)化工污水的處理效果探討    李玉倩

人工濕地填料基質(zhì)篩選    馬超

三江平原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和沼澤生態(tài)農(nóng)業(yè)的開發(fā)    楊永興,黃钖疇

現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的幾大熱點(diǎn)問題透視    章家恩,徐琪

沼澤生態(tài)系統(tǒng)的性質(zhì)    黃錫疇;

三江平原沼澤區(qū)“稻-葦-魚”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)效益研究    楊永興;劉興土;韓順正;楊富億;李秀軍;

活性污泥法動(dòng)力學(xué)模型研究進(jìn)展和展望    盧培利,張代鈞,劉穎,王飛

活性污泥法動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用中的參數(shù)校核    盧培利,張代鈞,嚴(yán)晨敏,劉穎

水生維管束植物自屏對(duì)水質(zhì)凈化資源化效應(yīng)的研究    陳錫濤，葉春芳，杉辛野，王偉

香蒲、燈心草人工濕地的研究──Ⅱ.凈化污水的空間    成水平,夏宜琤

單級(jí)生物脫氮技術(shù)的進(jìn)展    曹國(guó)民,趙慶祥,張彤

生物脫氮新工藝及其技術(shù)原理    王建龍

人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的除藻研究    況琪軍,吳振斌,夏宜琤

潛流人工濕地處理污水特性    宋鐵紅,林英姿,彭舉威,崔玉波,韓相奎,王翠蘭

黑龍江省應(yīng)大力推廣人工濕地法處理利用城鎮(zhèn)污水    張立臣;楊繼明;金翼;

粉煤灰基質(zhì)人工濕地系統(tǒng)凈化污水的研究    尹連慶,張建平,董樹軍,何鳳鳴

Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)對(duì)人工濕地反硝化作用的影響    黃正,K.Sakadevan,J.Bavor

人工濕地植物根區(qū)土壤酶活性與污水凈化效果及其相關(guān)分析    吳振斌,梁威,成水平,賀鋒,傅貴萍,陳輝蓉,鄧家齊,詹發(fā)萃

新型污水處理工程在深圳動(dòng)工    

人工濕地基質(zhì)中土壤酶空間分布及其與水質(zhì)凈化效果之間的相關(guān)性    岳春雷,常杰,葛瀅,朱蔭湄

人工濕地系統(tǒng)處理廢水工藝及案例介紹    劉源月,鄭爽英,李開源

人工濕地植物景觀營(yíng)造的研究    李晶,于澤源,耿美云

人工濕地水處理技術(shù)生態(tài)價(jià)值的研究    常高峰;

人工濕地技術(shù)在農(nóng)村生活污水處理中的研究進(jìn)展    周文敏;肖華;喻曼;許育新;符建榮;

人工濕地污水處理技術(shù)及其應(yīng)用    左文濤;康蘇花;

水循環(huán)處理與園林景觀的融合——以鄭州市鄭東新區(qū)人工濕地公園為例    

人工濕地污水處理技術(shù)及應(yīng)用前景    王黃金;喬亮亮;

人工濕地在回用水中的應(yīng)用及須考慮的問題    余杰;田寧寧;錢靖華;李燕林;高成杰;

人工濕地中氮代謝微生物的共存策略及機(jī)理    馬建國(guó);劉月敏;陸明;

基于人工濕地的組合式無能耗污水處理技術(shù)及工程示范    李德斌;李建;劉正實(shí);段秋宴;

人工濕地深度處理焦化廢水的毒性消減試驗(yàn)研究    李杰;徐竟成;李光明;黃翔峰;

不同處理能力人工濕地凈化效果的比較    黃龍;韓春元;田娟;劉杰;

玉溪人工濕地建設(shè)全國(guó)領(lǐng)先    記者 蔣貴有 通訊員 夏德喜

人工濕地處理生活污水作用有多大？(下)    本報(bào)記者 宗寶泉　通訊員 姜寶泉

經(jīng)營(yíng)管理及生態(tài)系恢復(fù)成交流重點(diǎn)    王威克

昆陽磷礦人工濕地處理污水效果好    胡崇良

我省開始推行城鎮(zhèn)人工濕地技術(shù)    記者 鄧建華

上面養(yǎng)花種草 下面過濾污水    桐廬記者站 程大鵬記者 陳瑋 桐廬記者站 裘一琳

人工濕地凈化機(jī)理    董仁杰

獲國(guó)家千萬元資金支持    記者 蘇曉梅

問渠哪得清如許 人工濕地活水來    本報(bào)記者 徐琦

人工濕地 農(nóng)村治污顯身手    本報(bào)記者 湯璇 通訊員 黃慧誠(chéng) 李俊華 黃霓

人工濕地預(yù)處理引黃水庫(kù)水的試驗(yàn)研究    修春海

人工濕地構(gòu)建及其對(duì)污染的黃河灌溉水處理效應(yīng)    司萬童

城市徑流特征與人工濕地處理技術(shù)研究    肖海文

人工濕地基質(zhì)植物除鉬機(jī)理與效能研究    練建軍

人類—自然耦合系統(tǒng)中生產(chǎn)和分解子系統(tǒng)功能強(qiáng)化研究    劉冬

人工濕地系統(tǒng)氯離子分布特征及其綜合生態(tài)效益研究    陳明輝

城市化過程中人工濕地去污模式與強(qiáng)化技術(shù)研究    金暉

人工濕地的碳氮磷循環(huán)過程及其環(huán)境效應(yīng)    吳海明

人工濕地減排溫室氣體估算研究    潘濤

北方都市生態(tài)人工濕地深度處理污水廠二級(jí)出水的研究    王昊

微電場(chǎng)—人工濕地耦合系統(tǒng)處理重金屬?gòu)U水初探    盧守波

應(yīng)用人工濕地處理城鎮(zhèn)生活污水    楊帆

污水廠升級(jí)改造人工濕地深度處理技術(shù)研究    溫小鵬

寒冷地區(qū)人工濕地基質(zhì)的篩選及凈化效能研究    肖婷

復(fù)合式人工濕地處理小城鎮(zhèn)生活污水的研究    劉峰

農(nóng)田徑流人工濕地處理中磷的去除研究    劉波

人工濕地對(duì)微污染水中污染物去除特征研究    曾永剛

人工濕地處理源水中兩種典型POPs物質(zhì)的效果研究    張鍵

修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體的植物篩選與人工濕地基質(zhì)凈化性能比較    張蔚

厭氧發(fā)酵與人工濕地組合處理小城鎮(zhèn)污水的效能研究    安麗娜