富里酸对深型地下土壤渗滤系统中反硝化过程的影响研究

摘要

传统的地下土壤渗滤系统对污水中有机物及磷去除效果较好，但是由于反硝化区域缺乏碳源而使脱氮效果不足。传统的外加碳源由于存在各种问题，导致其使用受到限制。有研究发现，难降解的类富里酸在地下土壤渗滤系统1.3m处发生了降解，转化为类蛋白物质，并且在此处，反硝化过程得到了明显的促进。
　　为了探明富里酸在地下土壤渗滤系统的降解规律和其对反硝化过程的作用机制，本次实验采用直径为0.3m，高2.4m的有机玻璃柱模拟深层地下土壤渗滤系统，土壤层高度共2.0m，并从北京阿苏卫卫生填埋场的渗滤液中提取富里酸，对比加入富里酸前后，地下土壤渗滤系统对自配的生活污水中的污染物的去除效果。实验设计水力负荷为8cm/d。
　　在加入富里酸之前，系统出水的总磷、COD、总氮和氨氮的浓度分别为0.068mg/L、51.02mg/L、18.26mg/L和0.68mg/L，去除率分别为98.78％、85.47%、66.38%和97.96%。根据污水中氮沿土壤深度的变化规律发现，在系统表层0~0.2m区域内，主要发生有机物的好氧分解过程，硝化作用被抑制，在0.2~1.1m区域，主要发生硝化反应，而在1.1~2.0m区域，主要发生反硝化脱氮作用，脱氮量为5.42mg/L，占系统总脱氮量的9.98%。结合三维荧光图谱和平行因子分析法对系统中有机物的沿程变化规律进行研究发现，在1.1m之前，类蛋白物质一直减少，而类富里酸一直积累，仅在1.1m处，有很少量的类富里酸转化为可被微生物利用的类蛋白物质，并且在立刻被消耗之后，类蛋白含量一直不变，说明是有机物的缺乏限制了反硝化过程。
　　加入富里酸之后，系统出水总磷、COD、总氮和氨氮的浓度分别为0.051mg/L、58.37mg/L、18.15mg/L和0.49mg/L，去除率分别为99.22%、87.41%、74.86%和98.72%，可以发现，系统的脱氮效率明显提升，脱氮量由36.05mg/L增至54.04mg/L。系统中氮的变化趋势与加入富里酸之前相似，在系统表层0-0.2m区域内，主要发生有机物的好氧分解过程，硝化作用被抑制。在0.2~1.4m区域，主要发生硝化反应，而在1.1~2.0m区域，主要发生反硝化脱氮作用，脱氮量为7.20mg/L，占系统总脱氮量的13.32%，比加入富里酸之前脱氮量提高了1.78mg/L，反硝化脱氮的去除效率提高了32.84%，结合三维荧光图谱和平行因子分析法对系统中有机物的沿程变化规律进行研究发现，在1.4m处，有一部分类富里酸发生降解，转化为可被微生物利用的类蛋白物质，并且马上被利用。系统脱氮效率和脱氮量也因此有所提高，说明，富里酸在一定程度上可以发挥缓释碳源的作用，促进反硝化脱氮过程。

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第1章 绪论

1.1 课题来源以及研究背景

1.2 地下土壤渗滤系统

1.3 富里酸研究概述

1.4 研究目的和主要研究内容及技术路线

第2章 实验设计及实验方法

2.1 实验装置

2.2 实验所用材料

2.3 实验检测项目及水质分析方法

2.4 实验采用的水质标准

第3章 深型土壤渗滤系统对污水的净化效果研究

3.1 土壤氨氮吸附实验

3.2 系统对污染物的去除效果研究

3.3 本章小结

第4章 添加富里酸后系统对污水的净化效果研究

4.1 系统的脱氮效果研究

4.2 系统的除磷效果研究

4.3 有机物的沿程变化规律研究

4.4 加入富里酸前后脱氮效果的对比研究

4.5 本章小结

第5章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得的科研成果