生物质-生物膜反应器与复合垂直流人工湿地组合工艺处理城镇污水的研究

摘要

随着我国城市化水平的不断提高，城镇的水环境受到严重的污染，为了尽可能控制污染的扩大，迫切需要研发适合城市，尤其是小城镇污水处理的新技术。 本课题研究了以天然植物中空纤维材料作为载体的生物质填料生物膜反应器(Biomass Biofilm reactor,简称BBF)与复合垂直流人工湿地(Integrated Vertical-flow Constructed Wetland，简称IVCW)耦合工艺(BBF-IVCW)，在五种不同运行工况，即不同的停留时间，水力负荷，以及有机负荷条件下，对城镇污水的处理效果。研究结果表明： (1)低有机负荷下(0.121±0.064KgCOD/(m3·d))，组合系统处理效果受水力负荷变化影响较小。低有机负荷下，水力负荷逐渐升高时，依次为0.08m3/(m2·h)，0.117m3/(m2·h)，0.175m3/(m2·h)，除COD外，NH3-N、TN、TP的去除效果逐渐增加。其中NH3-N平均去除率分别为93.17％，96.19％，96.56％，TN平均去除率分别为90.68％，91.53％，94.67％；TP的平均去除分别70.41％，68.18％，78.56％。对COD去除率升高后又有所下降，分别为83.87％，89.75％，85.17％。 (2)高有机负荷下(0.347±0.092KgCOD/(m3·d))，BBF-IVCW组合系统对磷的去除受水力负荷影响较为明显，氮次之。高有机负荷下，水力负荷分别为0.08m3/(m2·h)，0.117m3/(m2·h)升高时，TP和NH3-N的总去除率随水力负荷的升高有一定幅度的下降；TP的总去除率从89.68％下降到77.23％，NH3-N去除率从98.25％下降到93.90％；而COD的平均去除率分别为95.03％、93.34％，TN去除率分别为95.88％、95.72％，基本保持不变。 (3)BBF单元在低有机负荷下运行时，对各污染指标的去除率均不高，且去除率与水力负荷没有明显的相关性。在高有机负荷下运行时，BBF对各指标的去除率都相对较高，但是随水力负荷提高BBF对NH3-N、TN，TP的去除率有明显的下降，三个指标的下降幅度分别为19.96％，20.23％，25.54％；COD去除率保持基本不变，分别为90.29％，89.02％。 (4)IVCW单元在低有机负荷下运行时，随着水力负荷的提高，水力停留时间减少，对各指标的去除率随着水力负荷的升高而升高。IVCW单元在高有机负荷下运行时，随水力负荷的提高，COD、TP去除率有所下降，NH3-N和TN的去除仍保持升高；同时，除COD外，人工湿地单元对NH3-N、TN、TP去除贡献率随水力负荷的提高而升高。 (5)通过五个阶段的试验表明，BBF-IVCW联合工艺具有比较好的抗负荷能力，稳定性强，在处理城镇污水方面BBF和IVCW两个工艺装置能相互耦合发挥各自优势，弥补缺陷，达到了优势互补的目的。在水力负荷和有机负荷增大的情况下，组合工艺的部分阶段出水水质均达到《城镇污水处理厂污染物排放标》(GB18918-2002)中的一级A类排放标准。 (6)BBF-IVCW工艺具有造价低，操作简单，污泥产量低，处理效果好等优点，在处理城镇污水尤其小城镇污水方面有独到的优势。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1我国小城镇污水处理状况及技术简介

1.2生物膜技术研究进展

1.3人工湿地技术应用进展

1.4 BBF-IVCW组合工艺提出的背景

1.5 BBF-IVCW组合工艺研究的目的、内容和意义

1.6 BBF-IVCW组合工艺研究的技术创新点

第2章试验装置及方法

2.1试验装置设计

2.2试验水源及水质

2.3试验设计

2.4试验内容

2.5测试方法与仪器

第3章BBF-IVCW组合工艺的处理效果

3.1 BBF的挂膜试验

3.2低有机负荷下BBF-IVCW组合工艺装置的运行状况

3.3高有机负荷下BBF-IVCW组合工艺装置运行状况

3.4高有机负荷下BBF分时段处理效果

第4章影响处理效能的因素分析

4.1温度和气候

4.2曝气强度

4.3进水底物浓度

4.4容积负荷

4.5填料

第5章组合工艺装置运行前后的比较

5.1 BBF装置的变化

5.2湿地装置的变化

第6章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文