循环流人工湿地处理养猪废水及沸石再生的研究

摘要

本文针对养猪废水中有机污染物和氨氮（NH3-N）浓度高、悬浮物含量高的特点，采用循环流人工湿地（circle-flow constructed wetland，CFCW）工艺对养猪废水进行处理，研究CFCW处理养猪废水的效能，并针对人工湿地天然钙型沸石吸附NH3-N饱和的现象进行了再生研究。主要结果如下：
　　 1、以天然钙型沸石为研究对象，利用序批式试验探讨了天然钙型沸石对NH3-N的吸附性能，天然钙型沸石对NH3-N的吸附等温线符合Freundlich方程，饱和吸附容量能达到38.18 mg/g。
　　 2、研究填料天然钙型沸石对吸附NH3-N饱和的天然钙型沸石（简称铵沸石）的曝气再生及化学再生进行了初步研究。曝气再生试验研究了曝气强度对铵沸石再生的影响，在设定的四种曝气强度下，与自然再生进行对比得知，铵沸石在曝气量20 ml/min条件下再生效果最好，曝气再生41 d后，NH3-N、NO3-N（硝态氮）均有显著上升，NH3-N浓度达到43mg/L，NO3-N浓度达到68mg/L。
　　 3、通过筛选并优化化学再生剂使用条件的试验结果表明：综合对比分析6种常用化学再生剂，NaCl+CaCl2组合再生剂是铵沸石的最佳再生剂；在30℃～55℃温度范围内，温度越高，沸石再生效果越好，且再生4 h后NH3-N解析量上升显著；pH值在3～11变化时，铵沸石的再生效果受pH值影响较小；综合考虑再生效率及成本，当组合再生剂用量为0.64 mol/L，或NaCl：CaCl2=7:3时沸石再生效果最佳。
　　 4、以养猪模拟废水为处理对象，考察了CFCW的去运行情况。在湿地系统运行阶段，进水NH3-N浓度在600～800mg/L的高浓度，出水NH3-N在150～260mg/L，系统对NH3-N的去除率为61％～76％，而在一年多前的湿地系统启动阶段，进水NH3-N浓度为558～883 mg/L，而系统出水浓度却小于0.1 mg/L，NH3-N去除率高达99.9％以上；湿地系统对NH3-N去除不但有明显的下降，而且系统出水远高于养猪废水NH3-N最大排放标准为80mg/L的要求，历时一年多高NH3-N负荷的运行已经使人工湿地中的钙型沸石对NH3-N的吸附达到饱和。湿地运行阶段进水CODcr浓度为250～500 mg/L，系统出水CODcr浓度在30～80 mg/L，系统对CODcr的去除率为78％～92％，与人工湿地初期阶段CODcr处理效果相比，系统对CODcr的去除效果较好，CODcr去除率仅仅下降了8％。
　　 CFCW曝气再生试验表明：曝气后人工湿地系统中出水NH3-N浓度总体趋势增加，最高浓度可达400 mg/L，浓度增加150 mg/L多，沸石再生效果明显。对CFCW进行NaCl+CaCl2再生化学再生试验，出水NH3-N浓度由化学再生前的350 mg/L上升到533mg/L，浓度增加200 mg/L多。增加曝气和添加组合化学剂NaCl+CaCl2，均可实现铵沸石再生，且再生效果良好。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 养猪废水的发展及危害

1.1.1 对水体的污染

1.1.2 对大气的污染

1.1.3 对农田及作物的污染

1.1.4 残留兽药污染

1.1.5 微生物污染

1.2 养猪废水污染控制技术

1.2.1 还田处理法

1.2.2 自然处理法

1.2.3 物理化学处理法

1.2.4 生物处理法

1.3 人工湿地污水处理技术

1.3.1 人工湿地定义及构成

1.3.2 人工湿地分类

1.3.3 人工湿地净化机理

1.3.4 人工湿地系统

1.4 人工湿地研究现状

1.4.1 人工湿地在国外发展现状

1.4.2 人工湿地在国内发展现状

1.4.3 人工湿地处理养猪废水国内研究现状

参考文献

第2章 试验装置与研究方法

2.1 课题来源与研究目的

2.1.1 课题来源

2.1.2 研究目的

2.2 试验材料

2.2.1 试验材料

2.2.2 试验药剂

2.2.3 主要设备

2.2.4 研究方法

2.3 试验装置

2.3.1 天然钙型沸石氨氮吸附试验

2.3.2 生物铵沸石曝气再生试验

2.3.3 铵沸石化学再生剂选择及应用试验

2.3.4 人工湿地试验装置

参考文献

第3章 天然钙型沸石氨氮吸附能力及曝气再生试验研究

3.1 天然钙型沸石概述

3.2 天然钙型沸石吸附氨氮能力研究

3.2.1 天然钙型沸石饱和吸附容量

3.2.2 天然钙型沸石高浓度氨氮吸附

3.3 铵沸石曝气再生研究

3.3.1 生物再生的原理

3.3.2 曝气量对生物再生的影响

参考文献

第4章 铵沸石化学再生剂选择及应用条件优化研究

4.1 化学再生剂选择

4.2 NaCl+CaCl2再生剂应用条件优化试验

4.2.1 再生时间对铵沸石再生的影响

4.2.2 温度对铵沸石再生的影响

4.2.3 pH值对铵沸石再生的影响

4.2.4 浓度对铵沸石再生的影响

4.2.5 组分配比对铵沸石再生的影响

参考文献

第5章 循环流人工湿地运行与再生试验研究

5.1 循环流人工湿地运行效果研究

5.1.1 循环流人工湿地对NH3-N的去除效果

5.1.2 循环流人工湿地对CODcr的去除效果

5.1.3 循环流人工湿地中NO3-N和NO2-N的浓度变化

5.1.4 循环流人工湿地对TN的去除效果

5.2 循环流人工湿地曝气再生效果研究

5.2.1 曝气再生中NH3-N浓度变化

5.2.2 曝气再生中NO3-N和NO2-N浓度变化

5.3 循环流人工湿地化学再生效果研究

5.3.1 化学再生中NH3-N浓度变化

5.3.2 化学再生中NO3-N和NO2-N浓度变化

第6章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 研究不足与展望

致谢

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