微曝气复合型人工湿地污水处理效果研究

摘要

人工湿地作为一种生态、环保的污水处理技术，不仅去污处理效果好、投资低、管理方便等优点，同时还有良好的生态景观效应，在小城镇污水处理技术中有突出的优势和广阔的应用前景。但由于传统人工湿地依靠植物根系氧传效应和自然复氧效应，湿地供氧能力严重不足，导致在湿地水处理过程中起关键性作用的微生物作用效率不足，导致人工湿地占地面积偏大。而且长时间运行后易出现板结、堵塞等问题。严重限制了人工湿地在污水处理中应用。针对上述传统人湿地存在的缺陷，本文在传统的人工湿地中引入了曝气系统，以提高湿地的供氧能力，并在中试装置中研究了曝气量、曝气方式、温度、回流比对湿地净化效果的影响，分析得到了湿地中试系统的最佳运行工况，并在示范工程中进行了应用研究。
　　本研究主要内容包括：⑴在HRT=4d，连续曝气条件下，比较不同曝气量（0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1）对垂直流湿地处理效果的影响，在气水比为2:1时处理效果最好，此时，A组（风车草）CODcr、TN、NH4+-N、TP的去除率分别较未曝气时提高16.27％、25.75%、55.48%、21.59%。B组（黄花鸢尾）CODcr、TN、NH4+-N、TP的去除率分别较未曝气时提高14.68%、17.83%、45.92%、21.5%。在气水比为2:1时， crCOD、+4NH-N出水浓度可以达到《GB18918-2002》一级A标，TN出水浓度能达一级B标，TP只能达到二级标准。无曝气条件下，只有 crCOD能达到《GB18918-2002》一级B标，其余水质指标均不能达标一级B标。⑵比较不同曝气方式（连续、间歇）对垂直流人工湿地的处理效果研究发现，连续曝气对TN和+4NH-N去除效果更佳，对 crCOD和TP去除效果无明显变化，在连续曝气时TN和+4NH-N去除率较间歇曝气条件下分别提高3.0%~7.9%和15.7%~18.8%。在连续曝气条件下，其中 crCOD、NH4+-N出水浓度可达《GB18918-2002》一级A标，TN出水浓度达一级B标，TP达到《GB18918-2002》二级排放标准，而在间歇曝气条件下，除 crCOD外，其余指标均不到《GB18918-2002》一级B标。⑶研究在不同回流比（0.5:1、1:1、1.5:1、2:1）下，湿地对污水处理效果影响，在回流比为1:1时，处理效果最佳，此时，A组（风车草）CODcr、TN、NH4+-N、TP的去除率较无回流时分别提高4.42%、8.34%、1.55%、4.41%。B组（黄花鸢尾）CODcr、TN、NH4+-N、TP的去除率较无回流时分别提高4.41%、8.32%、0.94%、1.4%。在回流比为1:1时，+4NH-N、TN、 crCOD出水浓度可以达到《GB18918-2002》一级A标，TP达到《GB18918-2002》二级标准。无回流时，其中+4NH-N、 crCOD可以达到一级A标，TN达到《GB18918-2002》一级B标， TP达到《GB18918-2002》二级标准。⑷在最佳回流比1:1条件下，温度对湿地的净化效果均有影响，A组和B组 crCOD低温较高温去除率分别降低了12.18%和8.48%。TP去除率分别降低了6.53%和6.03%， TN去除率分别降低了7.03%和6.66%。NH4+-N去除率分别降低了5.77%和5.76%。高温季节TN、+4NH-N、 crCOD出水浓度达《GB18918-2002》一级A标，TP出水浓度达《GB18918-2002》一级B标，低温时季节只有 crCOD、+4NH-N出水浓度达《GB18918-2002》一级 A标， TN出水浓度只能达《GB18918-2002》一级B标、而TP只能达到《GB18918-2002》二级标准。说明温度降低，湿地对对 crCOD、+4NH-N、TN、TP的去除率也随之降低。⑸在曝气条件下，存在NO3--N积累现象，NO3--N出水浓度会随着气水比的增加而增加，在气水比为2:1时，A组（风车草）和B组（黄花鸢尾）NO3--N出水浓度分别达6.56mg/L和7.72mg/L在最佳回流比1:1条件下，A组和B组出水NO3--N浓度较无回流时分别减少3.19mg/L和3.48mg/L，减少37.2%和37.8%。说明回流对降低出水NO3--N浓度有重要作用。⑹构建了微曝气复合人工湿地示范工程，并对示范工程进行为期一年的运行效果监测，通过对监测结果分析表明，曝气复合人工湿地污水处理工艺对生活污水有较好的净化效果，对 crCOD、+4NH-N、TN和TP平均去除率分别为85.4±9.8%、75.8±17.5%、65.3±12.6%和64.8±20.5%，高温季节 crCOD、+4NH-N、TN和TP的去除率分别较低温季节提高约10.2%、2.3%、16.8%、31.2%。高温季节曝气复合人工湿地对污水的处理效果较低温季节的处理效有明显提高。高温季节 crCOD和TN能够达到《GB18918-2002》一级 A标，+4NH-N和TP只能达到一级B标，低温季节只有 crCOD能达一级A标，+4NH-N、TN能达到一级B标，而TP只能达到二级标准。

目录

1 绪 论

1.1研究背景

1.2 人工湿地概述

1.3 强化人工湿地处理技术的提出及强化方法

1.4课题研究的目的、意义和主要内容

2 试验材料与方法

2.1微曝气复合人工湿地中试装置的构建

2.2测试项目及方法

2.3数据分析

3 曝气量对垂直流湿地处理生活污水净化效果研究

3.1实验安排

3.2 实验结果与分析

3.3 最佳气水比条件下温度对处理效果的影响

3.4 曝气方式（连续、间歇）对湿地净化性能的影响

3.5 本章小结

4 回流比对垂直流湿地处理生活污水净化效果研究

4.1 实验安排

4.2 实验结果与分析

4.4 最佳回流比条件下温度对处理效果的影响

4.5 最佳曝气量条件下回流与不回流处理效果比较

4.6 本章小结

5 微曝气复合人工湿地污水厂运行效果分析

5.1彭水县润溪乡污水处理厂介绍

5.2取样点的设置及分析方法5.2.1取样点的设置及取样方法

5.3 不同季节下微曝气复合人工湿地污水厂脱氮除磷效果

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士期间发表的论文及专利

B. 作者在攻读硕士期间参加的科研项目