氮污染水体长效处理装置的研究及应用

摘要

随着工业化的发展，水体污染越来越严重，自净能力也越来越差。不论是旅游景区的河流，湖泊水还是城市、农村的生活用水，氮素及有机物的污染都特别严重，从而导致水中生物的缺氧死亡，引起水体的富营养化，水体发黑发臭。
　　本课题选择对氨氮具有高效吸附性能的沸石，辅助以对有机物吸附能力特别强的生物炭为原料，利用沸石和生物炭滤料的比表面积巨大，可以为微生物提供生长繁殖的场所的特性，外加高效微生物菌株，实现物理吸附和微生物协同的方式处理含氮污水，达到快速净化的目的。主要试验结果如下:
　　1、研究了沸石对氨氮的吸附以及生物炭对有机污染物的吸附特性：从沸石对氨氮的吸附的Langmuir吸附等温线中，得出酸改性沸石氨氮最大吸附量13.428mg/g，盐改性沸石氨氮最大吸附量14.436mg/g，而天然沸石氨氮的最大吸附量10.347mg/g，表明通过改性后吸附量增加；从生物炭对TOC吸附的Langmuir吸附等温线中，得出椰壳生物炭最大吸附量31.77mg/g；柱状生物炭最大吸附量27.03mg/g；果壳生物炭最大吸附量18.660mg/g。
　　2、研究了上述滤料在污水处理系统中的应用条件及效果：
　　（1）沸石：生物炭=3：1条件下，滤池对污染物去除的氨氮去除率71.15％，TOC去除率42.88%。
　　（2）系统启动时人工投菌法优于自然富集法，出水氨氮含量明显低于自然接种，人工投菌启动对TOC的去除一直维持在80%。
　　（3）曝气生物滤池模拟运行过程中，对比新旧滤料运行效果，探究添加微生物对滤池性能的再生效果。
　　（4）水力停留时间的影响上，氨氮受水力停留时间的影响小，从去除TOC的角度来看，水力停留时间越长，TOC去除效果越好；如果水体TOC含量高，使用低水力停留时间效果会好；从去除TP的角度来看，在一定水力停留时间的条件下，TOC去除效果随着水力停留时间的延长，总磷的去除率先上升后下降，因此适当提高水力停留时间可以提高总磷的去除效果。
　　（5）进水端微生物脂磷含量80.21nmol lipid-P/g滤料，而出水端脂磷含量45.32nmol lipid-P/g；进水端氧气含量高，微生物生长较快，活菌含量越高，多为好氧菌群生长，随着滤料层厚度上升，营养物质和氧气都有减少，微生物生长缓慢，活性低，以兼性厌氧细菌为主。
　　3、实地应用中，氨氮去除率可维持在80%上下波动，总磷的去除效果欠佳，与前期试验效果相一致，从氨氮去除效果和TOC去除效果来看，在实际操作中，人工投菌启动的生物滤池处理含氮出水效果稳定且可以长期运行。运行1.5-2个月后处理能力下降，经过反冲洗和外加高效微生物，恢复了一定滤池的去污染能力。

目录

声明

缩略名词表（Abbreviations）

1.前言

1.1我国水体污染现状

1.2水体中污染物的危害及氮素循环

1.3污水处理方法

1.4生物滤池

1.5课题的提出、研究目的及内容

1.6技术路线

2材料与方法

2.1实验材料

2.2试验方法

3.结果及分析

3.1滤料等温吸附曲线

3.2不同滤料比对污染物的去除效果

3.3不同启动方式对污染物的去除效果

3.4曝气生物滤池模拟运行

3.5水力停留时间（HRT）的影响

3.6微生物多样性分析

3.7实地应用结果

4.讨论

4.1滤料的选择

4.2滤池的启动形式

4.3水力停留时间的影响

4.4滤池的生物学特性

4.5实地应用试验

参考文献

致谢