垂直潜流人工湿地脱氮机理及效果改善研究

摘要

根据国家环保总局发布的《2004 年全国环境统计公报》，生活污水无论是在排放量还是在污染负荷上，都超过了工业废水，是我国水环境最大的污染源。而农村生活污水由于污染源控制和收集难度大，使得其治理任务十分艰巨。 人工湿地作为一种废水处理新技术，具有净化能力强、对负荷变化适应性好、工艺设备不复杂、运行维护管理方便、投资及运行费用低、生态环境效益显著等特点，在远离城市污水管网的居民小区以及污染源分散的城郊和农村具有广阔的应用前景和可观的环境经济效益。 本文在总结分析前人研究的基础上，通过构建中试装置，模拟垂直潜流人工湿地处理生活污水，进行了垂直潜流人工湿地脱氮机理方面的研究，同时对如何提高垂直潜流人工湿地的NH4<'+>-N和 TN 去除效果进行了探讨。 研究表明，垂直潜流人工湿地处理生活污水落空运行时氮素主要可能去除方式为微生物的硝化反硝化作用。与半浸润(落空高度60cm、浸润高度60cm)的运行方式相比，垂直潜流人工湿地在落空运行方式下有着更高的氧转移速率，表明为达到良好的NH<,4><'+>-N 去除效果，应采用落空运行方式。在落空运行条件下，有机物先利用氧而被降解，在取得良好的硝化效果后，垂直潜流人工湿地反硝化所需碳源不足，这影响后续的 TN 去除。 在提高NH<,4><'+>-N去除效果方面，基质选择试验表明，在基质选择时，选择出水pH值近中性、水力停留时间长、比表面积大且不易引起堵塞的基质有利于提高湿地的NH<,4><'+>-N去除效果。在本试验条件下，进水方式比较试验表明，进水1h停水1h的间歇进水方式在长期的运行范围内未体现出比连续进水更为优越的NH<,4><'+>-N去除效果。在本试验范围内，在相同的基质高度下，降低水力负荷能够有效地提高湿地的NH<,4><'+>-N去除效果；而在相同的水力负荷下，增加基质高度也能有效地提高NH<,4><'+>-N去除效果。 在提高 TN 去除效果方面，两级垂直潜流人工湿地在第二级投加污水作为碳源时由于第二级反硝化所需碳源仍不足而导致TN去除效果不佳．_适当增加第二级污水投加量可在一定范围内提高TN去除效果；第二级湿地中，采用中粒径高炉渣作为基质时TN去除效果略好于工程粗砂基质。而在一级垂直潜流湿地中，采用回流可以有效地提高TN去除效果：在回流比为2的情况下TN去除率达到了68％，使出水TN值约为10mg/L；而适当增加回流比则可在一定范围内提高TN去除效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究背景和意义

1.2人工湿地国内外研究现状

1.2.1研究现状

1.2.2目前存在的问题

1.3本研究主要内容

1.3.1主要研究内容

1.3.2技术路线

第2章人工湿地概述

2.1人工湿地的分类

2.1.1表面流人工湿地

2.1.2潜流型人工湿地

2.2人工湿地的组成

2.2.1植物

2.2.2基质

2.2.3微生物

2.3人工湿地的应用领域

2.3.1城市生活污水

2.3.2雨污合流管道溢流

2.3.3城市暴雨径流

2.3.4农业污染

2.3.5工业废水

2.3.6垃圾渗滤液

2.4人工湿地主要污染物去除机理

2.4.1悬浮物去除机理

2.4.2有机物去除机理

2.4.3氮素去除机理

2.4.4磷素去除机理

第3章垂直潜流人工湿地脱氮机理研究

3.1概述

3.2试验材料和方法

3.2.1试验装置

3.2.2进水水质与进水方式

3.2.3试验安排

3.2.4水质检测方法

3.3落空运行氮素主要去除方式分析

3.3.1进出水各形态氮素分布

3.3.2落空运行垂向沿程NH4+-N浓度分布

3.4不同运行方式下供氧能力分析

3.4.1不同运行方式下供氧速率计算

3.4.2不同供氧途径对总供氧量的贡献

3.5落空运行TN去除潜力分析

3.5.1计算方法

3.5.2落空运行出水中有机物量及反硝化所需碳源量

3.6本章小结

第4章垂直潜流人工湿地NH4+-N去除效果改善研究

4.1概述

4.2基质种类与粒径对NH4+-N去除效果的影响分析

4.2.1试验材料与方法

4.2.2各基质填料床NH4+-N去除效果

4.2.3各基质填料床出水pH值

4.2.4各基质填料床壅水状况

4.2.5各基质填料床硝化作用强度

4.2.6各基质填料床实际水力停留时间

4.3进水方式对NH4+-N去除效果的的影响分析

4.3.1试验材料与方法

4.3.2不同进水方式NH4+-N去除效果

4.3.3不同进水方式填料床壅水状况

4.4填料高度以及水力负荷对NH4+-N去除效果的影响分析

4.4.1试验材料与方法

4.4.2各不同高度基质填料床在不同水力负荷下的NH4+-N去除效果

4.5本章小结

第5章垂直潜流人工湿地TN去除效果改善研究

5.1概述

5.2模拟两级垂直潜流人工湿地第二级投加污水TN去除研究

5.2.1试验材料与方法

5.2.2TN去除的效果

5.2.3基质种类的影响

5.3模拟一级垂直潜流人工湿地回流对TN的去除效果

5.3.1试验材料与方法

5.3.2一级垂直潜流人工湿地不同回流比时TN去除效果

5.4垂直潜流人工湿地其他TN去除方法

5.4.1水平潜流+垂直潜流型湿地并使用回流进行脱氮

5.4.2两级垂直潜流人工湿地第二级投加甲醇进行脱氮

第6章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

致谢