基于一种新型基质的人工湿地处理生活污水的试验研究

摘要

伴随着全面建设小康社会、建设和谐社会进程的推进，开发适合于农村和小城镇的污水处理新工艺成为治理城乡环境的紧迫任务。做为一种新型的生态污水处理技术，实践证明，人工湿地是一种集环境效应、经济效应、社会效应于一体的污水处理新方法。在合理设计的条件下，人工湿地具有许多优点，如能够处理不同地区不同特征的废水和高效去除污染物，因此研究人工湿地污水处理技术对于我国的环境保护具有重要的现实意义。
　　 在总结分析前人研究的基础上，基于基质在人工湿地对污水的净化过程中起的关键作用，本文选用广西某铝厂三种废渣作为基质材料进行磷素和氮素等温吸附试验和动力学试验研究，结果表明：
　　 （1）当初始磷溶液浓度和氮溶液浓度为5～500 mg/L时，对磷素和氮素的理论最大吸附量均为富含CaO的1＃废渣，分别达到9240 mg/kg和6062mg/kg。三种废渣的对磷和氮的吸附均可以用Langmuir吸附方程来表征；
　　 （2）在当初始磷溶液浓度为5 mg/L时，三种废渣中对磷的吸附去除率以富含CaO的1＃废渣最大，达到了96％；当初始氮溶液浓度为50 mg/L时，以2＃废渣的吸附去除率最大，为52％。相比之下，对氮素的实际吸附容量和去除率都没有达到磷素的水平；
　　 （3）废渣中的CaO含量越高，对磷吸附量就越大；
　　 （4）在混合溶液中基质对磷素和氮素的吸附效果会受到影响。
　　 在现场试验中，通过对水力坡度、水力停留时间、处理单元长宽及其比例、孔隙率、系统深度等因素的分析，并对植物组合和进水方式进行分析，配合使用富含CaO的1＃废渣作为人工湿地试验单元的基质，设计四个人工湿地试验单元，分别考察在同一进水条件下的污染物的去除效果；同时进行与传统基质对污染物去除的对比试验。结果表明：
　　 （1）四个试验单元的总磷去除率都相当高，其中3号试验单元的总磷去除率最高，达到了96％；在总氮的去除效果上，进水方式为上行流的试验单元要好于下行流的试验单元，而在氨氮的去除效果上却相反；对CODCr的去除效果跟总氮类似；综合来看，采用上行流，香根草和芦苇混合栽种的人工湿地现场污染物去除效果最好；
　　 （2）铺设1＃废渣的人工湿地试验单元在总磷的去除效果上要明显优于铺设传统碎石基质的人工湿地试验单元；而在CODCr、氨氮、总氮的去除上，则是铺设传统碎石基质的人工湿地试验单元的效果较好，但两者相差不大。

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第一章 前 言

1.1我国及广西水污染的现状特点和对策

1.1.1我国及广西水污染现状

1.1.2农村及小城镇水污染特点

1.2人工湿地污水处理系统

1.2.1湿地的定义

1.2.2人工湿地定义

1.2.3人工湿地的污水处理系统

1.2.4国内外研究现状

1.2.5强化人工湿地除磷脱氮技术的发展研究

1.3研究的理论意义及应用价值

1.4课题来源及研究内容

1.4.1课题来源

1.4.2研究内容

第二章基质除磷脱氮的试验研究

2.1基质吸附试验研究

2.1.1试验材料

2.1.2试验方法

2.1.3试验结果与分析

2.2小结

第三章现场潜流人工湿地系统的试验研究

3.1湿地设计的主要参数

3.1.1处理单元长宽

3.1.2系统深度

3.1.3水力坡度

3.1.4孔隙率

3.1.5水力停留时间

3.2现场试验的设计

3.2.1基质的选择及铺设

3.2.2植物的选择和栽种

3.2.3进水方式的选择

3.2.4试验进水及监测内容

3.3试验结果与分析

3.3.1总磷的去除效果

3.3.2氨氮的去除效果

3.3.3总氮的去除效果

3.3.4 CODcr的去除效果

3.3.5 BOD5出水情况

3.3.6 pH值变化情况

3.4传统基质下人工湿地去除效果的现场试验研究

3.4.1试验单元的设计

3.4.2试验方法

3.4.3试验结果与分析

3.5讨论

3.6小结

第四章 结论与展望

参考文献

致谢

附 录 攻读硕士学位期间发表论文情况