上王村污水處理工程設計改造及新型赤泥填料開發(fā)研究

【摘要】：我國農村水環(huán)境惡化已相當嚴重，水質惡化造成的水質型缺水，己經對農村人民生活用水構成了嚴重威脅。農村分散型污水處理工程的大規(guī)模建設發(fā)展已是大勢所趨。 本文以西安市長安區(qū)灤鎮(zhèn)的上王村分散型農村污水處理工程為依托展開多項研究。對上王村這種以農家樂為主業(yè)的農村生活污水水質指標及排放特征進行了較詳盡的調查研究，對該項目一期工程處理污水的各項指標進行了長期監(jiān)測，研究總結了一期工程在設計、施工、運行各方面的問題。并在此基礎上分析提出對工程進行二期改擴建的設想，完成了厭氧折流板反應池等五部分處理工藝改擴建設計，預計建成后的上王村分散型農村污水處理示范工程排水可達到國家城鎮(zhèn)污水處理廠二級排放標準。同時針對一期工程監(jiān)測期間除磷效果差的問題，結合赤泥這種具有良好吸附特性的工業(yè)廢料，對赤泥進行了新型濕地填料的造粒化研究，旨在開發(fā)出一種高效、廉價的除磷吸附填料，最終達到“以廢治廢”的目的。研究結果如下： 1、在一年的監(jiān)測周期內，上王村污水處理一期工程對上王村排出污水中COD、動植物油降解效果明顯，平均去除率均在40%以上；對氮、磷等指標去除效率較低，平均去除率分別為13.5%、26.2%。全年除旅游旺季外，處理后污水各項指標可達城鎮(zhèn)污水處理廠二級排放標準，此種分散型污水處理技術適于在我國農村或偏遠地區(qū)普遍推廣應用； 2、上王村污水處理一期工程對污水處理效果未達預期主要由于以下問題：污水管路系統(tǒng)不完善、缺乏有效的預處理設施、人工濕地建設面積不足、工程施工質量未達標、無有效的運行管理機制等。在二期工程和其他類似設計中應重視預處理設施的加強設計和制定良好的運行管理機制； 3、根據粘土燒制陶粒造粒的方法經過一定改良后亦適合于赤泥造粒制取人工濕地填料。造粒的一般步驟包括原料處理、配比混料、加水攪拌、造粒成型、預熱焙燒和冷卻等，其中原料的配比和焙燒制度是影響造粒赤泥性能的關鍵所在。拜耳法赤泥因其塑性成型性能良好和焙燒溫度范圍較寬，更適合于工業(yè)化制備人工濕地填料； 4、制備新型濕地吸附填料時所需赤泥在原料中配比宜控制在60%~75%之間。兩種赤泥造粒配方中均應包括的組分有：激活劑、發(fā)泡劑、溶劑組分、硅鋁調節(jié)劑，燒結法赤泥制備中還必需加入硅酸鈉類粘結劑。在燒制過程中兩種赤泥的預熱溫度宜為600℃，預熱時間應在30min以上。拜耳法赤泥的焙燒溫度宜在1060~1120℃之間，燒結法赤泥應嚴格控制在1060~1100℃之內，焙燒時間均為20min。 5、制備的新型濕地填料除磷效果與其自身吸水率、氣孔率成一定的正比關系，還與赤泥在配方中的含量有關。經試驗甄選出的拜耳法赤泥填料最優(yōu)除磷吸附容量為2.17mg/g，燒結法赤泥填料為2.76mg/g，在滿足使用強度的基礎上，兩種新型濕地填料均保留了赤泥原料大部分的除磷效果； 6、原態(tài)拜耳法赤泥在20℃時對磷酸鹽溶液的平衡吸附時間約為420min，平衡吸附容量為5.38mg/g。拜耳法赤泥對磷酸鹽的吸附行為可由準一、二級動力學模型描述，相關系數分別為0.946和0.971，準二級動力學模型能更好的描述其吸附過程； 7、原態(tài)拜耳法赤泥在吸附磷酸鹽時受溶液pH值影響很大且二者成反比關系；水溶液中共存的其他離子對拜耳法赤泥的吸附行為有不同的影響：SO42-和NO3-對赤泥吸附性能沒有太大影響；Cl-和HCO3-對赤泥的吸附有一定的不利影響。 【關鍵詞】：農村污水 分散型污水 濕地填料 赤泥造粒 競爭吸附
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 1 緒論12-25
• 1.1 我國農村水污染12-13
• 1.1.1 我國農村水污染現狀12-13
• 1.1.2 我國農村排放污水特征13
• 1.2 分散型污水處理技術13-15
• 1.2.2 分散型污水處理技術介紹13-14
• 1.2.3 分散型污水處理技術研究現狀14
• 1.2.4 分散型污水處理技術處理農村污水的優(yōu)越性14-15
• 1.3 人工濕地污水處理技術15-19
• 1.3.1 人工濕地介紹15-16
• 1.3.2 人工濕地分類及特點16-17
• 1.3.3 人工濕地國內外應用現狀17
• 1.3.4 人工濕地存在的問題及研究熱點17-19
• 1.4 赤泥吸附劑研究現狀19-22
• 1.4.1 赤泥產生及性質19-20
• 1.4.2 赤泥的綜合利用研究20-21
• 1.4.3 赤泥吸附除磷的研究21-22
• 1.4.4 赤泥吸附劑造?；芯?/span>22
• 1.5 課題研究背景22-25
• 1.5.1 課題來源及課題研究基礎22-23
• 1.5.2 課題研究技術路線圖23
• 1.5.3 課題研究基本內容23-24
• 1.5.4 課題研究必要性及意義24-25
• 2 上王村污水處理一期工程運行效果研究25-50
• 2.1 上王村污水處理示范工程介紹25-26
• 2.1.1 上王村簡介25
• 2.1.2 上王村周邊環(huán)境污染情況25-26
• 2.1.3 污水處理示范工程設立26
• 2.2 上王村生活污水排放特征調研26-29
• 2.2.1 調研的目的和方法26-27
• 2.2.2 污水排放基礎設施建設狀況27
• 2.2.3 生活污水組成及水量、水質特征研究27-29
• 2.3 上王村污水處理一期工程介紹29-31
• 2.3.1 一期工程工藝概況29
• 2.3.2 各單元主要功能和設計參數29-31
• 2.4 上王村污水處理一期工程污水水質監(jiān)測研究31-44
• 2.4.1 水質監(jiān)測條件和方法31-32
• 2.4.2 一期工程進出水水溫、pH 值、無機鹽等變化32-34
• 2.4.3 一期工程對 COD 去除效果研究34-39
• 2.4.4 一期工程對 BOD 去除效果研究39
• 2.4.5 一期工程對磷酸鹽去除效果研究39-40
• 2.4.6 一期工程對氨氮、硝酸鹽氮等去除效果研究40-43
• 2.4.7 一期工程對動植物油去除效果研究43
• 2.4.8 一期工程處理上王村生活污水效果評價43-44
• 2.5 上王村污水處理一期工程問題總結研究44-50
• 2.5.1 污水管路系統(tǒng)不完善45-46
• 2.5.2 缺乏有效的預處理設施46-47
• 2.5.3 人工濕地建設面積不足47
• 2.5.4 工程施工質量未達到要求47-48
• 2.5.5 缺乏有效的運行管理機制48-50
• 3 上王村污水處理二期改擴建工程研究設計50-58
• 3.1 二期工程工藝設計及指標50-52
• 3.1.1 設計改造思路50
• 3.1.2 二期工程設計水量水質50-51
• 3.1.3 二期工程工藝流程圖及增加工藝概況51-52
• 3.1.4 各工藝階段設計出水水質指標52
• 3.2 上王村污水處理二期工程各工藝設施設計52-56
• 3.2.1 化糞池設計52-53
• 3.2.2 截流井、格柵設計53
• 3.2.3 隔油沉砂池設計53-54
• 3.2.4 水解酸化池設計54
• 3.2.5 ABR 池（厭氧折流板反應器）設計54-55
• 3.2.6 人工濕地改擴建設計55-56
• 3.2.7 氧化塘改造設計56
• 3.3 二期工程現場施工圖56-58
• 4 新型濕地填料赤泥的造粒工程化研究58-86
• 4.1 山西鋁廠赤泥的基本特征58-59
• 4.1.1 山西鋁廠赤泥的化學組成58
• 4.1.2 山西鋁廠赤泥的粒度分析58-59
• 4.2 赤泥造粒制備方法研究59-63
• 4.2.1 赤泥造粒理論依據59-60
• 4.2.2 赤泥造粒所需原料組分分析60-61
• 4.2.3 赤泥造粒原料配比分析61-62
• 4.2.4 赤泥造粒焙燒制度分析62-63
• 4.3 造粒赤泥制備63-67
• 4.3.1 造粒材料及儀器63
• 4.3.2 造粒原料配方設計63-66
• 4.3.3 造粒赤泥胚體成型66-67
• 4.3.4 造粒焙燒及冷卻制度67
• 4.4 造粒赤泥性能研究67-78
• 4.4.1 造粒赤泥性能測定方法67-69
• 4.4.2 造粒赤泥焙燒前后表觀性能變化69
• 4.4.3 造粒赤泥吸水率、氣孔率及體積密度69-71
• 4.4.4 造粒赤泥抗水力沖擊性能71-73
• 4.4.5 晶體結構分析（XRD）73-75
• 4.4.6 掃描電鏡分析（SEM）75-78
• 4.5 造粒赤泥吸附除磷試驗78-84
• 4.5.1 試驗材料及儀器78
• 4.5.2 除磷吸附試驗方法78-79
• 4.5.3 第一種設計配方造粒赤泥的除磷效果79-80
• 4.5.4 第二種設計配方造粒赤泥的除磷效果80-82
• 4.5.5 其他嘗試性配方造粒赤泥的除磷效果82-83
• 4.5.6 不同粒徑造粒赤泥的除磷效果83-84
• 4.6 綜合試驗結果分析及最優(yōu)化配方選擇84-86
• 5 拜耳法赤泥吸附磷酸鹽影響因素研究86-98
• 5.1 試驗材料試劑及儀器86-87
• 5.1.1 試驗材料86-87
• 5.1.2 試劑及藥品87
• 5.1.3 試驗儀器87
• 5.2 拜耳法赤泥對磷酸鹽吸附試驗研究87-90
• 5.2.1 拜耳法赤泥的動力學吸附試驗87-88
• 5.2.2 拜耳法赤泥的動力學擬合分析88-90
• 5.3 pH 值對拜耳法赤泥吸附行為影響研究90-91
• 5.4 水中其他共存離子對拜耳法赤泥吸附行為影響研究91-97
• 5.4.1 Cl~-對拜耳法赤泥吸附行為影響91-93
• 5.4.2 SO_4~(2-)對拜耳法赤泥吸附行為影響93-94
• 5.4.3 NO_3-對拜耳法赤泥吸附行為影響94-95
• 5.4.4 HCO_3-對拜耳法赤泥吸附行為影響95-97
• 5.5 試驗小結97-98
• 6 結果與討論98-101
• 6.1 結果與討論98-100
• 6.2 研究展望100-101
• 致謝101-102
• 參考文獻102-107
• 附錄 攻讀碩士學位期間科研成果107

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