复合潜流人工湿地与生物接触氧化组合工艺处理生活污水的试验研究

【摘要】： 针对传统潜流人工湿地污水处理工艺负荷率较低,处理效果受温度影响较大的问题,对传统潜流人工湿地结构进行了改进,并与生物接触氧化工艺相组合,用于常温较高浓度污水和低温低浓度污水的处理。试验优化了改进型潜流人工湿地的水力参数,分析了水平及垂直潜流湿地污染物去除规律及特点,对水平潜流湿地不同深度基质内污染物分布规律和自然复氧槽复氧效果进行研究,在此基础上构建了复合潜流湿地;对复合潜流湿地在常温和低温不同水力条件下的污染物去除效果进行研究,结合试验结果探讨了复合潜流湿地的反应动力学和水力学特征,计算了反应动力学参数;根据生物接触氧化和复合潜流湿地的特点,提出了生物接触氧化和复合潜流湿地不同组合次序的污水处理适用条件,并进行了生产性试验研究。 复合潜流湿地试验表明,适宜水力停留时间不宜超过96h,否则会出现污染物去除率下降,导致占地面积过大;与水平或潜流湿地相比,复合潜流湿地可有效提高湿地水力负荷率,常温季节可提高约35%,低温季节可提高约25%;提高容积负荷率可有效提高污染物去除速率,当COD、TP、TN及NH3-N的容积负荷率分别在(5~70)g·m-3·d-1、(0.05~0.65)g·m-3·d-1、(0.5~7.5)g·m-3·d-1及(0.25~4.5)g·m-3·d-1范围内时,去除速率与容积负荷率表现出较为明显的线性关系;出水回流对提高污染物去除率效果明显,对SS和TP影响相对较小,SS和TP在R=0.5去除率达到最高值,对COD,NH3-N及TN去除率影响相对较大,在R=1时达到最高去除率,若回流比继续增大,则去除率开始下降;复合湿地污染物去除特征及离散模型Pez值的计算表明,水流流态接近推流态,返混作用与传统湿地相比较弱。 以复合潜流湿地为基础的生物接触氧化前置和后置的组合工艺试验表明,前置工艺适用于进水污染物浓度较高,后置工艺适用于进水污染物浓度不高,但水温较低的情况。两种工艺可分别解决氮浓度较高和低温时湿地效率低下的问题,使出水水质达到GB18918-2002一级B排放标准。回流比和气水比是影响组合工艺污染物去除率的重要水力条件,其中回流比对生物接触氧化后置工艺的影响更为显著,推荐回流比R=1.0;气水比对NH3-N去除效果影响较显著,但气水比较大时能耗较高,推荐气水比为4:1;生物接触氧化前置工艺COD去除率较高,不能充分利用湿地功能,造成能耗较高;后置工艺则可以充分发挥湿地功能,仅在低温季节对NH3-N和TN强化去除,降低能耗。 生产性试验结果表明:在平均水温8.6℃,进水COD:(128~203)mg·L-1,NH3-N:(4.83~23.88 )mg·L-1,TP:(1.08~7.29) mg·L-1,SS:(89~106 )mg·L-1条件下,生物接触氧化后置组合工艺在水力停留时间为72h,水力负荷150cm·d-1,启动生物接触氧化回流比100%,启动化学除磷,聚合氯化铝投加量10mg·L-1,出水水质指标均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。 【关键词】：复合潜流人工湿地 生物接触氧化 组合工艺 污水处理
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-15
• 1 绪论15-35
• 1.1 中国水环境现状15-18
• 1.1.1 河流水质及变化15-16
• 1.1.2 湖泊水质及变化16-18
• 1.1.3 污染物来源构成分析18
• 1.2 人工湿地及生物接触氧化技术18-29
• 1.2.1 人工湿地18-25
• 1.2.2 生物接触氧化25-29
• 1.3 课题提出29-31
• 1.4 研究内容、目的及意义31-32
• 1.4.1 研究内容31-32
• 1.4.2 目的及意义32
• 1.5 论文创新点32-35
• 2 试验条件及方法35-39
• 2.1 试验条件35-37
• 2.1.1 进水水质35
• 2.1.2 试验流程35-36
• 2.1.3 试验内容36-37
• 2.1.4 影响因素及水平确定37
• 2.2 试验仪器及分析方法37-39
• 2.2.1 物理指标37
• 2.2.2 常规指标37-38
• 2.2.3 生物特性指标38-39
• 3 复合潜流人工湿地试验研究39-77
• 3.1 湿地优化及设计39-43
• 3.1.1 优化改进思路39
• 3.1.2 结构及改进简介39-40
• 3.1.3 湿地基质选择40-41
• 3.1.4 湿地植物选择41-43
• 3.2 试验启动43-49
• 3.2.1 启动条件及方法43
• 3.2.2 两种湿地出水水质指标分析43-47
• 3..2.3 生物膜指标分分析47-48
• 3.2.4 植植物指标标分析48-49
• 3.2.5 启动试验小结49
• 3.3 湿地水力影响因素试验与优选49-60
• 3.3.1 水力停留时间对去除率的影响49-53
• 3.3.2 水力负荷率对去除率的影响53-57
• 3.3.3 水平侧流湿地污染物沿基质深度分布规律57-58
• 3.3.4 水平侧流湿地自然复氧槽复氧规律研究58-59
• 3.3.5 小结59-60
• 3.4 复合潜流人工湿地构建及试验研究60-76
• 3.4.1 复合潜流人工湿地构建60-61
• 3.4.2 水力停留时间对去除率的影响61-63
• 3.4.3 水力负荷率对去除率的影响63-65
• 3.4.4 回流比对去除率的影响65-66
• 3.4.5 容积负荷对去除速率的影响66-68
• 3.4.6 污染物沿程变化规律及讨论68-75
• 3.4.7 小结75-76
• 3.5 本章结论76-77
• 4 复合潜流湿地反应动力学及水力学模型探讨77-89
• 4.1 反应动力学模型77-80
• 4.1.1 衰减模型77
• 4.1.2 生态动力学模型77-78
• 4.1.3 一级动力学模型78-79
• 4.1.4 米-门公式模型79-80
• 4.2 一级动力学模型拟合及检验80-84
• 4.2.1 典型污染物动力学模型拟合80-83
• 4.2.2 一级动力学模拟结果的检验与分析83-84
• 4.3 复合潜流湿地水力学特征及优化探讨84-89
• 4.3.1 复合潜流湿地流态特征分析84-85
• 4.3.2 复合潜流湿地水力条件的设计与控制85-89
• 5 复合潜流湿地与生物接触氧化组合工艺试验研究89-113
• 5.1 试验设计89-90
• 5.1.1 生物接触氧化+复合潜流湿地工艺89-90
• 5.1.2 复合潜流湿地+生物接触氧化工艺90
• 5.2 组合工艺的启动试验90-93
• 5.2.1 生物接触氧化池启动90-92
• 5.2.2 组合工艺的过渡性试验92-93
• 5.3 生物接触氧化+复合潜流湿地工艺试验93-105
• 5.3.1 不同温度及气水比条件下COD 去除效能分析94-96
• 5.3.2 不同温度及气水比条件下NH3-N 去除效能分析96-99
• 5.3.3 不同温度及气水比条件下TN 去除效能分析99-101
• 5.3.4 不同气水比条件下TP 去除规律101-103
• 5.3.5 不同气水比条件下SS 去除规律103-104
• 5.3.6 小结104-105
• 5.4 复合潜流湿地+生物接触氧化工艺试验105-112
• 5.4.1 低温条件下气水比、回流比对COD 去除效能影响105-106
• 5.4.2 低温条件下气水比、回流比对NH3-N 去除效能影响106-108
• 5.4.3 低温条件下气水比、回流比对TN 去除效能影响108-110
• 5.4.4 低温条件下气水比、回流比对TP 去除效能影响110-111
• 5.4.5 小结111-112
• 5.5 本章结论112-113
• 6 组合工艺生产性试验研究113-125
• 6.1 试验条件113-114
• 6.1.1 地理及气候条件113
• 6.1.2 植物分布与选择113-114
• 6.1.3 水质条件114
• 6.2 工艺优化和构建114-118
• 6.2.1 试验工艺流程114-115
• 6.2.2 主要工艺参数115-117
• 6.2.3 最优工况117-118
• 6.3 全程处理效能分析118-124
• 6.3.1 COD 的去除效果118-119
• 6.3.2 NH_3-N 的去除效果119
• 6.3.3 TP 的去除效果119-120
• 6.3.4 各单元的去除效能贡献率120-122
• 6.3.5 湿地处理效能部分外界影响因素讨论122-124
• 6.4 本章结论124-125
• 7 结论和建议125-127
• 7.1 结论125-126
• 7.2 建议126-127
• 致谢127-129
• 参考文献129-135
• 附录135-136
• A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录135
• B. 作者在攻读博士学位期间科研工作情况135-136

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潜流人工湿地环境中木本植物的筛选与诱导及其适应性研究    郝君

空港经济区水平潜流人工湿地设计优化研究    李慧峰

水平潜流人工湿地根际微生物多样性研究    付玉玲

寒冷地区水平潜流人工湿地的优化设计    朱林

垂直潜流人工湿地优化设计与运行研究    刘连江

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多级串联潜流人工湿地系统处理制革废水的研究    胡红艳

水平潜流人工湿地的水力效率研究    李沁

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