污水毛管滲濾就地處理技術(shù)研究

【摘要】： 針對上海市郊新城市化地區(qū)污水量小、分布散，污泥處理處置困難，污水處理設(shè)施滯后等問題，本課題研究土地毛管滲濾系統(tǒng)對城鎮(zhèn)污水的處理。從實驗室試驗和生產(chǎn)性模擬試驗兩方面研究土地毛管滲濾系統(tǒng)對污水中有機物、懸浮物、氨、磷等污染物的去除效果；分析比較不同種類滲濾填料的吸附性能和滲透性能，選擇適宜的滲濾填料及裝填方式；研究不同運行工況(進水方式、水力負荷、進水溶解氧濃度和植被等)對不同污染物質(zhì)去除的影響，并確定推薦的運行方式；為該技術(shù)的實際應(yīng)用提供工藝設(shè)計參數(shù)和運行管理方案。 本次實驗室試驗在前期近10個月試驗研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)觀察和分析煤渣和土壤分層填裝試驗裝置繼續(xù)長期運行后的污水處理效果和各項工藝性能，歷時5個多月。生產(chǎn)性模擬試驗則是以實驗室試驗研究為基礎(chǔ)，在室外自然條件下進行的規(guī)模擴大試驗。生產(chǎn)性模擬試驗添加了預(yù)處理工藝，采用兩套土地毛管滲濾系統(tǒng)(處理能力分別為0.25m~3／d和0.50m~3／d)，在八種工況條件下運行了257天。生產(chǎn)性試驗驗證了實驗室試驗研究成果，為工程設(shè)計提供設(shè)計參數(shù)和運行管理方案。 本課題的主要研究結(jié)論如下： (1)實驗室研究表明，與傳統(tǒng)土壤毛管滲濾系統(tǒng)相比較，土壤與煤渣分層裝填的土地毛管滲濾系統(tǒng)不易堵塞、水力負荷較高，對生活污水處理效果顯著。當(dāng)水力負荷為0.1m/d時，該裝置長期運行15個月后，處理后出水各項指標(biāo)均能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的二級排放標(biāo)準(zhǔn)。其中對污水中COD、SS、TP等污染物的去除率仍保持在較高的水平，而對NH_3-N的去除效果則呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。 (2)土地毛管滲濾系統(tǒng)所使用的填料的物理化學(xué)性質(zhì)以及裝填方式對于處理效果起著關(guān)鍵性的作用。將不同滲透系數(shù)的土壤與煤渣填料分層裝填，既能維持土壤內(nèi)微生物的生長環(huán)境，又可以改善土壤的水力滲透性能，對生活污水中的有機物、氨氮、懸浮物和磷等污染物具有良好的處理效果，且不易堵塞，可長期穩(wěn)定運行。 (3)采用雙層沉淀池對生活污水進行預(yù)處理后，可有效降低污水中的懸浮固體含量(平均去除率84.3％)，并對污泥進行厭氧消解，減少污泥量的產(chǎn)生。同時還可降解部分有機污染物(COD平均去除率達45％，BOD_5平均去除率達59％)、氨氮(平均去除率達12.7％)、總氮(平均去除率達19.8％)和總磷(平均去除率達27.1％)，減輕了后續(xù)滲濾裝置的處理負荷。在實際工程應(yīng)用中應(yīng)設(shè)置預(yù)處理工藝，保證土地毛管滲濾系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。 (4)在土地毛管滲濾系統(tǒng)地表種上植物有利于表層土壤的復(fù)氧，同時植物的生長也會吸收填料內(nèi)的部分氮、磷養(yǎng)分。但在污水處理的總體效果上看來，滲濾系統(tǒng)的表層植被對于處理后出水中各項污染物指標(biāo)的影響程度比較有限。 (5)連續(xù)運行方式與運行周期為兩天(一天進水，一天落干)的間歇運行方式相比，總體上連續(xù)運行方式比間歇運行方式的處理效果較好一些。COD平均去除率增加約10％；NH_3-N平均去除率增加不大；TN平均去除率增加約8％；TP平均去除率增加約14％。 (6)系統(tǒng)穩(wěn)定運行后對總氮的去除效果不明顯。結(jié)果表明裝置底部的厭氧環(huán)境和碳源不足，反硝化效率不高，使出水總氮濃度仍然較高。在排放要求較高的場合，需要考慮后續(xù)的脫氮補充工藝，或?qū)ο到y(tǒng)進行改良以提高脫氮能力。 (7)土地毛管滲濾系統(tǒng)對生活污水具有較好的處理效果。在0.2m／d水力負荷下運行時，能滿足其出水污染物指標(biāo)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的二級排放標(biāo)準(zhǔn)；而在小于0.2m／d的較低水力負荷下運行時，處理效果則更好。 (8)本工藝推薦如下工藝參數(shù)：進水水質(zhì)BOD_5≤200mg／L，水力負荷可選0.1～0.2m／d。土地毛管滲濾系統(tǒng)集污水和污泥處理于一體，具有能耗低、運行穩(wěn)定、產(chǎn)泥量少和管理方便的優(yōu)勢，適合我國中小城鎮(zhèn)現(xiàn)有的經(jīng)濟和社會條件，符合可持續(xù)發(fā)展需要。本工藝具有一定的技術(shù)經(jīng)濟競爭優(yōu)勢，社會、環(huán)境效益顯著，在小城鎮(zhèn)和新城市化地區(qū)具有良好的實際應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】：新城市化地區(qū) 土地毛管滲濾系統(tǒng) 雙層沉淀池 城鎮(zhèn)污水 可持續(xù)發(fā)展
【學(xué)位授予單位】：同濟大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TU992.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第1章 緒論15-28
• 1.1 課題背景15-18
• 1.1.1 上海市郊新城市化地區(qū)污水處理現(xiàn)狀15
• 1.1.2 小水量分散污水處理面臨的問題與對策15-16
• 1.1.3 污水處理工藝的選擇16-18
• 1.2 土地毛管滲濾系統(tǒng)18-23
• 1.2.1 國內(nèi)外研究進展18-21
• 1.2.2 土地毛管滲濾技術(shù)的主要問題21-23
• 1.3 研究目標(biāo)與內(nèi)容23-25
• 1.3.1 研究目標(biāo)23
• 1.3.2 研究內(nèi)容23-25
• 1.4 研究方法與技術(shù)關(guān)鍵25-27
• 1.4.1 研究方法25-27
• 1.4.2 技術(shù)關(guān)鍵27
• 1.5 創(chuàng)新點27-28
• 第2章 土地毛管滲濾系統(tǒng)的實驗室研究28-46
• 2.1 土地毛管滲濾填料的選擇28-34
• 2.1.1 選擇原則28
• 2.1.2 填料的水力滲透系數(shù)28-29
• 2.1.3 填料吸附磷的靜態(tài)試驗29-31
• 2.1.4 填料吸附磷的動態(tài)試驗31-32
• 2.1.5 填料吸附氮的靜態(tài)試驗32-34
• 2.2 毛管滲濾前期試驗情況34-37
• 2.3 試驗裝置與工況條件37-38
• 2.3.1 試驗裝置37-38
• 2.3.2 試驗工況條件38
• 2.4 分析項目與方法38-39
• 2.5 試驗結(jié)果與分析39-45
• 2.5.1 有機物去除效果與分析39-40
• 2.5.2 氨氮去除效果與分析40-42
• 2.5.3 總氮去除效果與分析42-43
• 2.5.4 總磷去除效果與分析43-44
• 2.5.5 SS去除效果與分析44
• 2.5.6 pH值44-45
• 2.6 小結(jié)45-46
• 第3章 土地毛管滲濾系統(tǒng)生產(chǎn)性模擬試驗研究46-81
• 3.1 試驗方法46-47
• 3.1.1 進水水質(zhì)與處理工藝流程46-47
• 3.1.2 運行工況設(shè)計47
• 3.2 試驗裝置47-50
• 3.2.1 生產(chǎn)性模擬試驗系統(tǒng)48
• 3.2.2 雙層沉淀池48
• 3.2.3 貯水池48
• 3.2.4 土地毛管滲濾裝置48-50
• 3.3 試驗結(jié)果及分析50-79
• 3.3.1 雙層沉淀池的污水處理效果50-51
• 3.3.2 土地毛管滲濾裝置工況試驗結(jié)果與分析51-78
• 3.3.3 土地毛管滲濾系統(tǒng)的污水處理效果78-79
• 3.4 小結(jié)79-81
• 第4章 土地毛管滲濾系統(tǒng)去除污染物機理分析81-100
• 4.1 填料性質(zhì)81-84
• 4.1.1 土壤81-82
• 4.1.2 煤渣82-83
• 4.1.3 土壤、煤渣分層裝填83-84
• 4.2 有機污染物去除機理84-85
• 4.2.1 去除機理84-85
• 4.2.2 試驗結(jié)果85
• 4.3 固體懸浮物去除機理85-86
• 4.3.1 去除機理85-86
• 4.3.2 試驗結(jié)果86
• 4.4 氮的轉(zhuǎn)化和去除機理86-97
• 4.4.1 填料吸附作用86-87
• 4.4.2 植物吸收作用87-88
• 4.4.3 生物硝化作用88-90
• 4.4.4 反硝化作用90-95
• 4.4.5 氨氮和總氮的去除結(jié)果95-97
• 4.5 磷的去除機理97-99
• 4.5.1 去除機理97-98
• 4.5.2 試驗結(jié)果98-99
• 4.6 小結(jié)99-100
• 第5章 土地毛管滲濾系統(tǒng)的設(shè)計要求及運行管理建議100-105
• 5.1 設(shè)計要求100-103
• 5.1.1 主要設(shè)計參數(shù)100-101
• 5.1.2 計算公式101-102
• 5.1.3 適用范圍及設(shè)計注意事項102-103
• 5.1.4 進水水質(zhì)要求103
• 5.2 施工和運行管理建議103-105
• 5.2.1 施工注意事項103-104
• 5.2.2 運行維護104-105
• 第6章 技術(shù)經(jīng)濟及工程效益分析105-110
• 6.1 技術(shù)經(jīng)濟分析105-107
• 6.2 工程效益分析107-109
• 6.2.1 經(jīng)濟效益107
• 6.2.2 社會效益107-108
• 6.2.3 環(huán)境效益108-109
• 6.3 小結(jié)109-110
• 第7章 結(jié)論與建議110-113
• 7.1 結(jié)論110-111
• 7.2 建議111-113
• 致謝113-114
• 參考文獻114-117
• 附錄 填料吸附磷/氮試驗原理和方法117-119
• 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果119

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