长沙市坪塘污水处理人工湿地系统工艺设计与运行效果研究

【摘要】：传统的二级处理厂因其投资大、耗能高、运行管理技术复杂,尤其是运行成本高,在我国推广应用受到一定程度的制约。因此,发展和推广简便有效的人工湿地污水处理技术是改变目前水资源短缺和水污染严重状况的一条有效途径。本文以长沙市坪塘污水处理人工湿地系统工艺设计原理及运行状况作为研究对象,主要目的是：(1)分析和对比表面流、水平潜流、垂直潜流三种类型人工湿地的去污机理与处理效果,(2)分析和比较处理系统冬季与夏季运行效果的差异,(3)考察和分析人工湿地系统建设、运行、管理与维护中存在的问题,为提高系统处理效果和完善系统运行、管理与维护提供基本数据和参考意见。 坪塘污水处理厂人工湿地系统位于长沙市岳麓区洋湖大道南侧、靳江河东侧的洋湖湿地公园科教区内。工程占地325亩,其中厂区面积85亩,人工湿地面积240亩。工程建设规划按处理规模划分为三期,一期(2012年)4万吨/日,二期(2016年)8万吨/日,远期(2020年)12万吨／日。工程服务范围为长沙市先导区西二环线和白鹤天池以南的含浦组团区域,包括含浦科教产业园、坪塘镇和含浦镇三个片区,纳污面积50km2,服务人口50万,配套污水收集管网40.43km,中水管网26.5km。 污水处理工艺流程由三个环节组成,包括预处理、MSBR二级生化处理和人工湿地深度处理。人工湿地出水分流,一部分作为洋湖自然湿地的景观用水,一部分经过滤消毒处理通过中水回用管网实现分质供水。出水水质设计为达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。2012年按期完成第一期(4万吨/日)建设,并投入运行。目前人工湿地各个单元的植物生长正常,系统运行情况良好,出水水质量达到设计的标准。 研究结果表明,坪塘污水处理人工湿地系统在建设与运行管理中仍然存在以下问题： (1)多个湿地单元植物种类单一,缺少植物群落效应,因此系统处理稳定性较差； (2)潜流湿地单元所用的填料粒径过大,比表面积小,吸附缓冲能力差,降低了系统N、P的去除率； (3)由于缺少植物群落功能,有些单元的水绵“疯”长,影响了系统的净化力与景观效果； (4)缺少完善的湿地植物种植、管理与收获措施,对系统的正常运行产生阶段性的影响； (5)配置的冬季植物种类少,系统的冬季处理效果差。 针对上述问题,本文提出以下建议： (1)建立乔、灌、草本植物等多层次、多品种所组成立体植物群落模式,提高处理系统的生态功能； (2)补充廉价、高吸附容量的蛭石和沸石等介质填料,建立缓冲体系； (3)种植先锋植物抑制藻类生长； (4)健全湿地植物种植、管理与收获处理技术规程,维护系统正常运行； (5)建立冬季植物资源培育库,丰富湿地系统冬季运动植物种类； (6)建立强化A人工湿地单元,用以代替现有的前置处理MSBR系统,降低运行成本。 【关键词】：人工湿地 污水处理 运行效果 湿地植物群落 吸附缓冲体系 强化湿地A单元
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 中国水环境现状11-12
• 1.2 人工湿地系统定义12-13
• 1.3 人工湿地系统分类13-16
• 1.3.1 表面流人工湿地13-14
• 1.3.2 水平潜流人工湿地14
• 1.3.3 垂直潜流人工湿地14-16
• 1.4 人工湿地去除污染物的机理16-18
• 1.4.1 有机物去除的机理16-17
• 1.4.2 人工湿地对磷的去除机理17-18
• 1.4.3 人工湿地对氮的去除机理18
• 1.5 人工湿地的优势和不足18
• 1.6 国内外的研究进展18-22
• 1.7 课题来源与研究目的22-25
• 1.7.1 课题来源22
• 1.7.2 研究目的22
• 1.7.3 研究内容22-25
• 2 长沙市坪塘污水处理厂人工湿地处理系统工艺设计及原理25-45
• 2.1 项目建设背景25-26
• 2.2 项目建设的必要性26-28
• 2.3 项目设计原则与依据28-31
• 2.3.1 项目目标28-29
• 2.3.2 项目设计依据29-30
• 2.3.4 项目设计原则30-31
• 2.3.5 项目设计范围31
• 2.4 建设规模及处理水质标准31-33
• 2.4.1 建设规模31
• 2.4.2 进出水水质31-33
• 2.5 处理工艺流程33-42
• 2.5.1 工艺选择原则33-34
• 2.5.2 工艺流程说明34-42
• 2.5.3 人工湿地工艺模式42
• 2.6 湿地系统植物配置方案42-45
• 3 长沙市坪塘污水处理厂人工湿地处理系统运行状况45-63
• 3.1 系统处理效果45-50
• 3.2 单元1处理效果50-52
• 3.3 单元2处理效果52-54
• 3.4 单元3处理效果54-56
• 3.5 运行成本核算56-57
• 3.6 工程效益57-58
• 3.7 运行管理维护中的问题及处理方法58-63
• 4 人工湿地系统强化A单元设计63-69
• 4.1 工艺流程与原理63-64
• 4.2 强化人工湿地系统设计进出水水质64-65
• 4.3 A单元池体设计、平面布置及投资估算65-69
• 4.3.1 池体设计65-66
• 4.3.2 平面布置及高程布置66
• 4.3.3 投资估算66-69
• 5 结论与建议69-71
• 5.1 结论69
• 5.2 建议69-71
• 参考文献71-76
• 附录176-77
• 附录277-78
• 附录378-79
• 攻读学位期间的主要学术成果79-80
• 致谢80

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