潜流人工湿地强化除磷新方法研究

摘要

为了提高中国农村污水处理效果，运用东南大学提出的“厌氧-缺氧-跌水充氧-人工湿地”组合工艺进行中试试验。本研究主要对人工湿地部分进行改进，通过改变人工湿地的基质或在湿地后端投加强化除磷物质，提高农村污水中磷的去除效率，使出水达到国家标准。 通过对材料初步筛选试验，选择了在静态条件下对低浓度磷有较好去除效果的物质；对筛选出的物质进行等温吸附试验，研究物质对溶液中磷的吸附特征，考察物质粒径、投加量和pH对物质吸附除磷的影响；利用吸附动力学和热力学试验，了解筛选出的物质对溶液中磷的吸附动力学特征，探究了反应温度、物质粒径和初始磷浓度对物质吸附除磷动力学过程的影响，研究物质热力学性质。最后，将筛选出的物质应用于潜流人工湿地中，考察季节、水力条件对以普通砾石、加气混凝土砌块和石膏为基质的湿地的影响，探究湿地沿程磷浓度的变化情况。将加气块作为强化除磷设施应用于人工湿地后端强化除磷，考察填料高度和进水C/N对除磷效果的影响，考察加气块饱和后吸附的磷形态。潜流人工湿地强化除磷新方法研究的主要结论如下： 1、对于初步筛选试验，选择蛤蜊壳、鱼骨、鸡蛋壳、螃蟹壳、石膏、加气混凝土砌块和菱镁矿七种生活厨余废弃物和工业生产废弃物，蛤蜊壳、石膏和加气块对低浓度磷有较好的去除效果，去除率分别达到57.4%、76.6%和94.6%。 2、等温吸附试验表明，Langmuir方程和Freundlich均能很好的描述蛤蜊壳、石膏和加气块对磷的吸附特征，相关系数均达到0.9以上，其中，Langmuir更适合描述蛤蜊壳对磷的吸附，Freundlich更适合描述石膏和加气块的除磷特征。 3、对于牡蛎壳，酸性条件有利于磷的吸附。对于加气混凝土块和石膏，pH的增加有利于反应吸附磷。剂量对反应也有很大的影响。投加量的增加会引起加气块和蛤蜊壳去除率的提高和吸附量的降低，对于石膏，由于石膏粉末在反应中会凝结成块，过多的石膏去除率反而会一定程度的下降。颗粒大小对三种物质的除磷有很大的影响。对于牡蛎壳，颗粒越小，除磷效果越高。 4、吸附动力学和热力学试验表明：准二级动力学方程均能很好的描述蛤蜊壳、加气混凝土砌块和石膏的吸附除磷过程，三种物质除磷均是自发的吸热反应。 5、季节对人工湿地运行的影响较大，夏季去除效果最好，冬季最差。进水pH对普通砾石为基质的人工湿地影响不大，但对以加气混凝土砌块、石膏为基质的人工湿地有影响，在碱性条件下，这两种湿地的除磷效果均有一定程度的提高。减小湿地水力负荷有利于人工湿地对总磷的去除。 6、当后端强化除磷设施的填料高度为40cm，组合系统的去除率可达到85%左右。进水C/N的提高使后端装置对磷的去除效果越好。

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