生态土壤深度处理系统在生活污水处理中的研究

摘要

生态土壤深度处理系统是在日本土壤渗滤处理技术基础上开发的一种生活污水土地处理生态工程技术，即在人工控制下按一定的水力负荷将生活污水投配到以土壤为生态填料的工程结构中，通过土壤-微生物-植物组成的生态系统的综合作用来达到深度处理生活污水的目的。本论文在应用基础研究方面，采用室内模拟试验装置，在2种实际工程用土和2种水力负荷条件下，考察了生态土壤深度处理系统对生活污水主要污染指标的去除效果及其各自的启动周期，并对整个系统的启动周期的判断以及同类生态工艺的启动周期的判断方法做了探讨；同时还对其磷吸附特性和基于磷吸附饱和的土壤理论使用年限进行了初步探讨。在工程应用研究方面，考察了在浙江温州市雁荡山朝阳山庄实施的本处理系统运行近一年以来的处理特性，结论如下： 本处理系统属于非均匀混合型、多生态层次的生态处理工艺，其反应机理包括物理化学吸附作用、微生物生化作用和生态效应三类。启动周期完成的判断原则为：物理化学吸附作用是生化过程结束；微生物生化作用是达到相应出水标准后稳定一周；高等植物的生态效应可以忽略，微生物生态系建立和稳定后的生态效应则视出水稳定达标情况而定，出水水质波动但达标的情况，即认为完成；反之，则以达标稳定一周即认为完成；系统的启动周期以上述单项污染指标中启动周期最长的作为基准。以此为判断标准，生态土壤深度处理系统的T-P、CODcr和氨氮的去除启动周期分别为15-20天、23-34天、32-37天，系统的启动周期为37天左右。 采用间歇振荡法测定了上述两种工程用土即上海交通大学闵行校区东区工程的现场土壤(以下简称东区土)和浙江温州市雁荡山朝阳山庄工程的现场土壤(以下简称温州土)的磷等温吸附曲线和磷酸吸收系数PAC。其磷等温吸附曲线与3种吸附模式即Langmuir、Freundlich、Temkin模式均相吻合，且相关系数均达极显著水平。结果表明东区土和温州土都具有良好的磷吸附特性和较大的磷吸附容量，其磷最大吸附量分别为555.6和625.0mgP/kg土，其PAC分别为550和580mgP/100g土。由磷酸吸收系数PAC计算得到的浙江温州市雁荡山朝阳山庄工程和上海交通大学闵行校区东区工程的基于磷吸附饱和的土壤理论使用年限较为合理，分别为50年和30年。考虑到作物吸收和微生物同化作用等因素土壤理论使用年限的估算还应加以修正。 采用本处理系统处理风景旅游区内饮用水源地上游的旅游饭店的生活类杂排水，近一年左右的处理水优于国家二级污水处理厂一级排放标准、中水水质标准及再生水用于景观水体的水质标准。其COD去除率达92％左右，T-N去除率达80％左右，NH4+-N去除率达90％左右，T-P去除率达95％左右，SS去除率达95％以上。表明该工艺具有较稳定的深度处理特性，且建设成本和运行管理成本低廉，有可能成为一种适合我国国情行之有效的饮用水源地及水体富营养化面源控制技术。

目录

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摘要

第一章前言

1.1水体富营养化问题概述

1.1.1富营养化现状及其危害

1.1.2富营养化成因及其防治

1.2污水土地处理技术

1.2.1污水土地处理技术的工艺类型

1.2.2污水土地处理技术国内外发展现状

1.3生态土壤深度处理系统的基本原理及其特点

1.3.1基本原理

1.3.2污水净化的主要机制

1.3.3工艺流程特点

1.3.4生态土壤深度处理系统与其它土地处理方法的典型出水水质比较

1.3.5成本分析

1.4本论文的研究目的及研究内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容及方法

第二章生态土壤深度处理系统启动周期的研究

2.1实验仪器

2.2试验材料与方法

2.2.1试验材料

2.2.2生态土壤深度处理系统室内模拟装置

2.2.3试验用水与取样方法

2.2.4理化分析方法与处理出水水质判断标准

2.3试验结果与讨论

2.3.1 CODcr处理特性及启动周期

2.3.2 T-P处理特性及启动周期

2.3.3氮的处理特性及启动周期

2.3.4处理水外观特性

2.5.5生态土壤深度处理系统启动周期的综合讨论

2.4小结

第三章磷吸附饱和问题研究

3.1前言

3.1.1磷在土壤—植物生态系统中的循环

3.1.2土壤磷吸附的影响因素

3.1.3土壤磷吸附特性研究方法

3.1.4磷吸附特性研究的目的

3.2土壤磷等温吸附曲线和PAC的测定方法

3.2.1土壤磷等温吸附曲线的测定

3.2.2 PAC的测定

3.3结果与讨论

3.3.1磷等温吸附曲线及其与几个常用数学模型的拟合

3.3.2磷酸吸收系数PAC

3.3.3生态土壤深度处理系统的土壤理论使用年限的估算

3.4小结

第四章生态土壤深度处理系统的处理特性研究

4.1工程概况、工艺流程及其特点

4.1.1工程概况

4.1.2工艺流程

4.1.3工艺说明

4.1.4工艺流程特点

4.1.5成本分析

4.2实验方法及处理出水水质标准的选择

4.2.1实验方法

4.2.2处理出水水质标准的选择

4.3结果与讨论

4.3.1有机碳处理特性

4.3.2 T-P处理性能

4.3.3氮的处理特性

4.3.4处理水的外观特性

4.3.5生态土壤深度处理系统总体处理性能

4.4小结

第五章结论与建议

参考文献

致谢

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