树皮水解产物作为污水厂深度处理反硝化碳源的适配性研究

【摘要】：目前，在城市生活污水的处理过程中常常会遇到碳源不足的问题，这样会降低系统的脱氮效率。传统的外加碳源如甲醇、乙酸等具有成本高、管理难等问题，所以更多研究者采用天然有机物作为外加碳源。纤维素物质所含有机物的释放规律决定着反硝化反应的进程，所以本试验重点研究杉树皮释放碳源的规律如碳源释放量、反应速率以及影响碳源释放的因素等。 试验采用以杉树皮为填料的垂直流人工湿地系统，并单一改变装置的水力停留时间或者进水硝酸盐负荷，各因素试验均分为五个阶段，研究这两个因素对装置内树皮所释放的碳源量及其反应速率的影响，试验所得结论如下： （1）树皮经过挂膜阶段后投入人工湿地装置进入驯化阶段，驯化期分为四个阶段。在这四个阶段中，乙酸钠的浓度从200mg/L逐渐降低至0mg/L，当不添加外加碳源时，系统最终达到稳定状态后硝态氮的去除率在43%左右。 （2）树皮释放的总碳源含量与水力停留时间满足关系式：C=28.574ln(t)+34.475。当水力停留时间在0.75d~1.12d时，单位体积树皮释放碳源速率随着水力停留时间的提高而增大；在1.12d~4.48d时，单位体积树皮释放碳源速率随着水力停留时间的提高而有所下降；水力停留时间为1.12d时最利于树皮释放碳源。试验过程中，装置内单位体积树皮每天释放的碳源量最大值为39.85mg，最小值为16.48mg。有机物的消耗速率为30mg/(L·d)左右，该速率与水力停留时间的改变无关。装置出水CODcr浓度随着水力停留时间的提高而增大，但不会造成出水的二次污染。 （3）硝酸盐负荷影响试验结果表明，树皮所释放的碳源浓度最大可以达到45.23mg/L~47.14mg/L。装置内单位体积树皮释放碳源速率与进水硝酸盐负荷满足关系式：y=1.063x+9.798，即随着硝酸盐负荷的减小碳源释放速率逐渐减小。当NaNO3浓度为180mg/L时，单位体积树皮每天释放的平均碳源量达到最大值为41.22mg。装置内有机物的消耗速率随着进水硝酸盐负荷的减小而降低，最大的平均有机物消耗速率为37.02mg/(L·d)，最小的平均有机物消耗速率为21.59mg/(L·d)。装置出水CODcr浓度随着硝酸盐负荷的提高而增大，但不会造成出水的二次污染。 （4）利用污水厂二沉池出水作为人工湿地装置进水，系统运行稳定后硝态氮的去除率能够维持在60%左右，且装置出水CODcr浓度仍能达标。树皮所能释放的总CODcr浓度范围为16.17mg/L~17.57mg/L，树皮每天的释放碳源量平均值为40.28mg。 【关键词】：杉树皮 人工湿地 深度脱氮 外加碳源
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-29
• 1.1 水污染现状10-11
• 1.2 人工湿地概述11-13
• 1.3 人工湿地的组成13-15
• 1.3.1 基质13
• 1.3.2 植物13-14
• 1.3.3 微生物14
• 1.3.4 水14-15
• 1.4 人工湿地的分类及其特点15-16
• 1.4.1 表面流人工湿地15
• 1.4.2 潜流人工湿地15-16
• 1.4.3 垂直流人工湿地16
• 1.5 氮元素的污染及其去除机理16-22
• 1.5.1 水体富营养化现状16-18
• 1.5.2 氮元素的污染现状及危害18-19
• 1.5.3 人工湿地的脱氮机理19-22
• 1.6 国内外人工湿地脱氮外加碳源的研究22-27
• 1.6.1 传统碳源22-24
• 1.6.2 新型碳源24-27
• 1.7 天然有机物作为反硝化碳源的发展趋势27-29
• 第2章 研究目的、内容及方法29-35
• 2.1 研究目的及意义29-30
• 2.2 技术路线30
• 2.3 研究内容及拟解决的关键问题30-32
• 2.4 试验方法32-35
• 第3章 人工湿地系统内树皮填料的挂膜与驯化35-41
• 3.1 试验目的35
• 3.2 试验装置与方法35-38
• 3.2.1 试验装置35-37
• 3.2.2 试验方法与步骤37-38
• 3.3 试验结果与讨论38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 水力停留时间对树皮释放碳源的影响41-52
• 4.1 试验目的41
• 4.2 试验方法41-42
• 4.3 试验结果与讨论42-50
• 4.3.1 进出水硝态氮浓度及其反应速率42-45
• 4.3.2 进出水 COD、总糖浓度45-46
• 4.3.3 树皮释放的碳源量及其反应速率46-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第5章 硝酸盐负荷对树皮释放碳源的影响52-63
• 5.1 试验目的52
• 5.2 试验方法52-53
• 5.3 试验结果与讨论53-62
• 5.3.1 进出水硝态氮浓度及其反应速率53-56
• 5.3.2 进出水 COD、总糖浓度56-58
• 5.3.3 树皮释放的碳源量及其反应速率58-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 人工湿地系统对污水厂出水深度脱氮试验63-66
• 6.1 试验目的63
• 6.2 试验方法63
• 6.3 试验结果与讨论63-65
• 6.3.1 进出水硝态氮及 COD 浓度63-65
• 6.3.2 树皮释放的碳源量65
• 6.4 本章小结65-66
• 第7章 结论与建议66-68
• 7.1 试验结论66-67
• 7.2 试验建议67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72

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