城鎮(zhèn)污水處理廠出水中氮磷高效吸附填料的篩選

【摘要】：目前我國城鎮(zhèn)污水處理廠中二級處理能削減來水中的大部分污染物,但二級出水的排放量大,氮、磷含量遠(yuǎn)高出地表水V類水的標(biāo)準(zhǔn),影響受納水體(河流與湖泊)的自凈能力,造成富營養(yǎng)化。如采取經(jīng)濟(jì)可行的方法加以深度凈化,可緩解對受納水體的污染,且可為城市提供質(zhì)量更優(yōu)的回用水,緩解部分城市缺水問題,促進(jìn)水資源的循環(huán)利用。為改善受納水體的水環(huán)境質(zhì)量,促進(jìn)水資源循環(huán)利用,二級出水需深度處理。目前,采用高級氧化法、膜過濾等方法來凈化每天數(shù)萬方的城鎮(zhèn)污水處理廠出水,其投資和能耗均很大,在很多城市難以實現(xiàn)。而人工濕地水質(zhì)凈化技術(shù)具有基建費(fèi)用少、運(yùn)行管理簡單、出水水質(zhì)好等特色,是處理城鎮(zhèn)污水處理廠出水的優(yōu)先選擇。對城市污水處理廠出水而言,填料對磷的吸附與化學(xué)沉淀是濕地中磷主要的去除途徑,因而篩選性能良好的填料對保證人工濕地凈化城鎮(zhèn)污水處理廠出水的效果尤為重要。人工濕地中氮的去除主要通過微生物硝化反硝化作用,包括一系列發(fā)生在基質(zhì)內(nèi)部的物理、化學(xué)、生物反應(yīng)。填料能為微生物提供掛膜場所,支撐植物生長。此外,人工濕地構(gòu)建過程中,常采用填料組合的方式強(qiáng)化濕地對多種污染物的去除效率,增強(qiáng)濕地過水能力和截留懸浮物的能力。本研究從常用濕地基質(zhì)中篩選性能良好的填料,為濕地填料的配置提供依據(jù),依據(jù)填料特性,選擇材料改性,強(qiáng)化濕地填料對磷和氨氮的吸附容量與穩(wěn)定性。并人工模擬城鎮(zhèn)污水處理廠出水,將填料兩兩組合,探討凈化效果較好的組合形式。通過研究得到以下主要結(jié)果：1.研究了29種人工濕地填料的基本特性,得出瓷砂陶粒、雞蛋殼、黏土陶粒、水泥磚等材料的孔隙率與滲透系數(shù)均較好;2.對磷的理論飽和吸附量較大的10種填料依次為：鋼渣1.052mg/g大理黏土0.999mg/g高嶺土0.8936mg/g火山巖0.8731mg/g無煙煤(1-2mm)0.7586mg/g水泥磚0.755mg/g麥飯石0.7238mg/g生物炭0.7146mg/g雞蛋殼0.6977mg/g瓷砂陶粒0.6661mg/g；對氨氮的理論飽和吸附量較大的10種填料依次為：火山巖1.7000mg/g瓷砂陶粒1.6200mg/g生物炭1.353mg/g沸石1.3500mg/g石榴石1.1900mg/g焦炭1.11mg/g大理黏土0.9570mg/g麥飯石(1-2mm)0.92 92mg/g無煙煤(2-4mm)0.7826mg/g鋸末0.7562mg/g。3.通過吸附解吸研究得出,高嶺土的磷吸附效果很好,氨氮吸附效果較差,用理化方法處理高嶺土,得出：用0.5mol/L鹽酸和3min微波加熱改性后,高嶺土對氨氮的飽和吸附量為1.09mg/g,是未改性高嶺土的8.96倍,吸附飽和的高嶺土對氨氮的解吸率降低了17.1%。而高嶺土對磷的吸附解吸性能變化不大。說明適當(dāng)改性能提高填料的吸附容量和穩(wěn)定性,增加填料的經(jīng)濟(jì)性和實用性。4.選擇吸附磷和氨氮性能較好的填料進(jìn)行組合實驗,得出：城鎮(zhèn)污水處理廠一級B出水,采用火山巖和無煙煤(2：1)、火山巖和大理黏土(3：1)、大理黏土、錳砂和活性炭(1：3)組合,對污水處理效果較好；城鎮(zhèn)污水處理廠二級出水,采用無煙煤和火山巖(1：3)、無煙煤和活性炭(1：40)、無煙煤和錳砂(1：5)、無煙煤和沸石(1：4)組合處理效果較好。 【關(guān)鍵詞】：城鎮(zhèn)污水處理廠出水 磷 氨氮 改性 組合
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 我國城鎮(zhèn)污水處理廠的水處理現(xiàn)狀11
• 1.2 城鎮(zhèn)污水處理廠出水處理的方法11-12
• 1.3 城鎮(zhèn)污水處理廠出水的特點(diǎn)12-13
• 1.4 人工濕地研究概述13-19
• 1.4.1 人工濕地的發(fā)展13
• 1.4.2 人工濕地的定義與分類13-15
• 1.4.3 人工濕地除磷機(jī)理15-16
• 1.4.4 人工濕地除氨氮機(jī)理16-17
• 1.4.5 人工濕地對城鎮(zhèn)污水處理廠出水的處理17
• 1.4.6 人工濕地填料的改性17-18
• 1.4.7 人工濕地填料的組合18-19
• 1.5 存在問題19-20
• 1.6 研究內(nèi)容與技術(shù)路線20-22
• 1.6.1 研究內(nèi)容20
• 1.6.2 技術(shù)路線20-22
• 2 人工濕地填料性能研究22-41
• 2.1 前言22
• 2.2 材料與方法22-25
• 2.2.1 材料22-24
• 2.2.2 實驗方法24-25
• 2.2.3 分析測試方法25
• 2.3 結(jié)果與討論25-39
• 2.3.1 濕地填料的理化性質(zhì)25-27
• 2.3.2 濕地填料對磷的等溫吸附特性27-32
• 2.3.3 填料對磷的等溫解吸特性32-34
• 2.3.4 填料對氨氮的等溫吸附特性34-38
• 2.3.5 填料對氨氮的等溫解吸特性38-39
• 2.3.6 填料除氨氮的主要途徑39
• 2.4 小結(jié)39-41
• 3 高嶺土改性強(qiáng)化除氨氮的效果41-47
• 3.1 前言41-42
• 3.2 材料和方法42
• 3.2.1 材料42
• 3.2.2 實驗方法42
• 3.2.3 數(shù)據(jù)分析42
• 3.3 結(jié)果與討論42-46
• 3.4 小結(jié)46-47
• 4 填料組合優(yōu)化除磷和氨氮的效果47-53
• 4.1 實驗方法47
• 4.2 結(jié)果與討論47-52
• 4.3 小結(jié)52-53
• 5 結(jié)果與展望53-55
• 5.1 結(jié)論53
• 5.2 展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-63
• 致謝63-64
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果64

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