水力负荷及水温对多级垂直流人工湿地中典型污染物去除特征的影响

摘要

本研究采用多级垂直流人工湿地（Multi-stage Vertical-flow Constructed wetland System，MVCWs）处理分散型生活污水，以潮汐流结合多级分段进水方式运行，研究其对污染物的去除特征。试验期间，MVCWs分两个工况运行，共409天，水力负荷分别为0.055m3/（m2·d）（工况1）与0.073m3/（m2·d）（工况2）。在不同工况下，研究 MVCWs对分散型生活污水中化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、固体悬浮物（Suspended Solid，SS）、氨氮（Ammonia Nitrogen，NH4+-N）、总氮（Total Nitrogen，TN）及总磷（Total Phosphorus，TP）的去除特征。
　　本研究主要内容包括：⑴强化沉淀对分散型生活污水中COD与SS具有一定的去除效果。在工况1下，COD的去除率为46.29％，工况2下COD与SS的去除率为43.35%与68.18%，能有效降低COD与SS进水负荷。其中，对COD的去除占总去除量的50%以上。但是，强化沉淀脱氮除磷的效率低，在工况1与2条件下，TN的去除率为1.23%与0.16%，TP的去除率为-2.78%与3.15%。工况的改变对预处理单元的污染物处理效率影响小。⑵在工况1与工况2下（同温度段条件），MVCWs对COD的平均去除率分别为79.41%与79.13%，单位体积平均去除量为12.04g/（m3·d）与20.70g/（m3·d）；与《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准相比（下同），出水COD的达标率分别为100%与95.83%。本试验所采用的两种水力负荷对有机物的去除率影响小，而去除量随着水力负荷的升高而升高。在工况1与工况2下，MVCWs对NH4+-N的平均去除率分别为98.72%与98.99%，单位体积去除量为3.15g/（m3·d）与5.96g/（m3·d）；出水 NH4+-N的达标率均为100%；TN的平均去除率分别为76.59%与73.70%，单位体积的去除量为3.40g/（m3·d）与5.2g/（m3·d），出水TN的达标率分别为100%与60%。随着水力负荷的升高，TN的去除率下降，对NH4+-N的去除影响小。在工况1与工况2下，MVCWs对 TP平均去除率分别为84.74%与70.53%，单位体积的去除量分别为0.33g/（m3·d）与0.50g/（m3·d）；与GB18918-2002一级B标准相比，出水TP的达标率分别为100%与0%。随水力负荷的升高，TP的去除率下降，但是由于进水负荷升高及填料对其良好的吸附能力，TP单位体积的去除量随之升高。⑶在工况2条件下，当水温变化范围为9~31℃时，COD与NH4+-N平均去除率的范围分别为72.09%~84.34%与93.13%~99.38%。水温对COD与NH4+-N的去除率影响不大。进水TN平均浓度为77.62mg/L（12℃以下）、88.49mg/L（12-15℃）、74.69mg/L（15-25℃）及59.61mg/L（25℃以上），出水平均浓度分别为42.56mg/L、31.94mg/L、24.79mg/L及14.10mg/L，平均去除率分别为49.75%、63.86%、66.69%及75.19%。随水温的升高，TN平均去除率呈上升趋势；第一级的硝化速率分别为1.35g/（m3·h）（12℃以下）、0.97g/（m3·h）（12-15℃）、1.76g/（m3·h）（15-25℃）及1.78g/（m3·h）（25℃以上），第一级反硝化速率分别为1.08g/（m3·h）、0.85g/（m3·h）、1.12g/（m3·h）及1.33g/（m3·h），第三级反硝化速率分别为0.39g/（m3·h）、0.37g/（m3·h）、0.31g/（m3·h）及0.51g/（m3·h）。当水温高于15℃时硝化速率较高，反硝化速率在25℃时最高。当温度低于25℃时，TP的平均去除率为66.07%~67.87%，高于25℃时为74.16%。

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1 绪论

1.1 分散型生活污水处理工艺的选择

1.2 人工湿地工艺概述

1.3 研究目的及拟解决的关键问题

2 试验研究内容及技术路线

2.1 研究内容

2.2 技术路线

3 试验系统

3.1 预处理单元

3.2 人工湿地

3.3 试验系统及运行方式

3.4 试验用水

3.5 水质分析方法和仪器

4 预处理单元对污染物的去除特征

4.1 预处理对COD与SS的去除特征

4.2 预处理对其他污染物的去除特征

4.3 本章小结

5 不同水力负荷条件下MVCWs对污染物的去除特征

5.1 不同水力负荷条件下MVCWs对COD的去除特征

5.2 不同水力负荷条件下MVCWs对氮的去除特征

5.3 MVCWs对磷的去除特征

6 不同水温条件下MVCWs对污染物的去除特征

6.1 不同水温条件下COD去除特征

6.2 不同水温条件下对氮去除特征的影响

6.3 不同水温条件下对TP的去除特征

6.4 小结

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

参考文献

附录 硕士研究生学习阶段发表论文

致谢