新型生物膜法耦合人工湿地处理模拟尾矿废水的试验研究

摘要

我国95％的能源和85％的原材料来自矿产资源。随着矿山的开发，矿区产生大量的尾矿废水直接存储在尾矿坝中。这些废水不但占用了大量的土地，而且若未经处理排放或流失会严重污染环境及人体健康。传统的尾矿废水处理方法有物理法，化学法和生物法等，但存在产生二次污染风险或者处理效果难以适应日趋严格的污水排放标准等问题。
　　 近年来，人工湿地作为一种新的矿山废水生态处理工程技术在实际应用中取得了快速发展。本课题在微生物挂膜性能研究的基础上，选用天然植物生物质中空纤维填料生物膜反应器(简称BBF)与人工湿地(简称CW)相耦合的新工艺(BBF-CW)对高磷铁矿尾矿废水处理进行了小型模拟试验研究。
　　 研究结果表明:
　　 (1) BBF生物膜反应器较传统生物膜反应器挂膜启动时间短，小粒径陶瓷滤料比大粒径陶瓷滤料的挂膜效果好，但天然植物生物质中空纤维填料比小粒径陶瓷滤料挂膜效果好。
　　 (2)在去除有机负荷方面，BBF生物膜反应器对有机物的去除效果比较好，从而减小人工湿地占用面积、减少了进水SS和有机负荷高时人工湿地堵塞的问题。BBF生物膜反应器对COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为70.5％、80％、27.9％、40.9％:人工湿地对COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率为39.3％、55.4％、13.6％、24.6％；藕合工艺对COD、NH3-N、TN和TP的总平均去除率分别为87.57％、90.13％、35.25％和55.15％。
　　 (3) BBF-CW联合工艺具有比较好的抗负荷能力，稳定性强，在处理尾矿模拟废水处理试验研究时，发现BBF和CW两个工艺单元能相互耦合发挥各自优势，达到了优势互补的目的，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标GB18918-2002》一级排放标准。
　　 (4)BBF-CW工艺具有造价低，操作简单，污泥产量低，处理效果好等优点，在处理尾矿污水方面有独到的优势。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1 矿山尾矿废水概述

1.1.1我国矿山尾矿废水现状

1.1.2 矿山尾矿废水的主要来源

1.1.3 矿山尾矿废水的危害

1.1.4矿山尾矿废水主要处理方法

1.2 生物膜法概述

1.2.1 生物膜法的工作原理

1.2.2 生物膜技术研究进展

1.3 人工湿地的概述

1.3.1 人工湿地的工作机理

1.3.2 人工湿地的研究进胜

1.4本课题的选题来源和研究意义

1.4.1 课题来源

1.4.2 研究目的与意义

1.4.3 研究的创新点

第2章 试验材料与方法

2.1 挂膜试验材料与方法

2.1.1 试验地点和原水水质

2.1.2 测试方法与仪器

2.1.3 研究内容

2.1.4 试验材料

2.1.5 研究方法

2.2 新型生物膜耦合人工湿地试验材料与方法

2.2.1 试验地点和原水水质

2.2.2 测试方法与仪器

2.2.3 研究内容

2.2.4 研究方法

2.2.5 膜生物反应器试验装置与容积

2.2.6 膜生物反应器试验材料

2.2.7 膜生物反应器中丝瓜络改性试验材料

2.2.8 人工湿地试验装置及容积

第3章 试验结果与分析

3.1 挂膜性能试验的结果与分析

3.1.1 大粒径镁渣陶瓷滤料挂膜COD的去除效果分析

3.1.2 小粒径镁渣陶瓷滤料挂膜COD的去除效果分析

3.1.3 大粒径镁渣陶瓷滤料挂膜NH3-N的去除效果分析

3.1.4 小粒释镁渣陶瓷滤料挂膜NH3-N的去除效果分析

3.1.5 陶瓷滤料挂膜前后的微生物宏观与微观结构变化

3.1.6 BBF装置挂膜性能试验

3.1.7 大小不同粒径镁渣陶瓷滤料挂膜效果对比分析

3.1.8 小结

3.2 BBF-CW组合工艺的去除效果

3.2.1 BBF-CW组合工艺对COD的去除效果

3.2.2 BBF-CW组合工艺对NH3-N的去除效果

3.2.3 BBF-CW组合工艺对TN的去除效果

3.2.4 BBF-CW组合工艺对TP的去除效果

3.3 BBF-CW系统各单元及组合工艺的去除率对比效果分析

3.3.1 BBF-CW系统各单元及组合工艺的COD去除率对比效果分析

3.3.2 BBF-CW系统各单元及组合工艺的NH3-N去除率对比效果分析

3.3.3 BBF-CW系统各单元及组合工艺的TN去除率对比效果分析

3.3.4 BBF-CW系统各单元及组合工艺的TP去除率对比效果分析

第4章 中试装置的设计与加工

4.1 实验场地及规模

4.2 工艺流程

4.3 设计参数

4.4 生物膜反应器装置的设计与填料的选择

4.5 人工湿地基质的选择和铺设

4.6 人工湿地植物的筛选

4.7 人工湿地植物的培植与管理

4.8 本章小结

第5章 结论和建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢(一)

致谢(二)

攻读硕士学位期间公开发表的论文