人工湿地对南方农村生活污水处理的研究

【摘要】：我国南方农村水资源丰富,生活污水产生量大,多未经处理就直接排放到环境中,不仅污染了附近河流和浅层地下水,对居民的饮水安全和健康亦造成威胁。为此,本研究根据南方农村生活污水的水质和排放特点,以及众多湿地设计和运行经验设计了一种适应南方农村的人工湿地系统。该系统主要以沙砾、白云石为填充基质,前后串联成两垂直流湿地床,两湿地床之间设置了调节水流流向的转接头,并在无植物和种植了美人蕉和香蒲两种植物的情况下研究了：1、系统无植物时不同水流流向对污染物去除率效果的差异；2、系统种植植物后对污染物去除的效果；3、植物系统在高浓度污水情况下的去除效果；4、进出水和基质沿程上一系列指标的变化以及植物的生长状况和对氮磷的吸收情况,基质和植物的去除效果对系统的预期寿命的影响。通过研究分析,获得主要结果如下： 1、无植物系统对磷有较强的吸附去除能力,去除率达68.29%,但系统对TN去除率较低,仅为23.34%,且对NH4+-N的去除效果有限。系统对污染物的去除效果一定程度上受气温的影响,气温高,对COD和TN的去除能力增强。所选用的基质对水质缓冲性较好,即使进水pH波动较大,但经过系统的两湿地床处理后最终出水的pH值稳定在中性范围。 2、当系统的水流流向由下行-下行变为下行-上行时,系统对TN.NH4+-N和TP的去除效果基本无影响,对COD的去除率提高13%。改变水流流向可以恢复基质部分的吸附能力。 3、所选植物地上生物量增加迅速,其根系伸长能使各层基质的溶解氧浓度升高。此外,植物的存在还导致系统的微生物增多。栽种植物使系统TN.NH4+-N和TP的去除率分别提高了60%、80%和30%左右,COD的去除率只提高5%,且其出水值比无植物时稳定。栽种植物也可恢复基质部分的吸附能力。所栽种的两种植物中,香蒲能比美人蕉吸收同化更多氮磷,高浓度时对氮磷污染物的去除作用更为明显。 4、进水污染物浓度低时,污染物大部分在前一湿地床中去除。将其浓度提高一倍后,系统对COD,TN以及NH4+-N仍表现出较好的净化效果,甚至对TP的去除率比低浓度时还高5%,出水各项指标均较为稳定,此时污染物主要在后一湿地床中去除。系统的两湿地床在处理高低浓度污染物时表现出各具优势。这些结果表明,设计的湿地系统对高浓度污染物也有较好的适应性和耐受性。 5、根据基质和植物对污染物的去除效果,估算出该系统的预期使用寿命为2.64年,能够满足南方家庭污水处理的效果,有一定的市场前景。 【关键词】：人工湿地 南方农村 生活污水 植物作用 氮磷吸收
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 缩略语10-11
• 1 前言11-30
• 1.1 农村生活污水特点12-13
• 1.2 农村污水处理技术13-16
• 1.2.1 净化沼气池13
• 1.2.2 稳定塘13-14
• 1.2.3 土壤地下渗滤14-15
• 1.2.4 人工湿地15-16
• 1.2.5 其他分散式处理技术16
• 1.3 人工湿地分类及特点16-19
• 1.3.1 人工湿地分类16-18
• 1.3.2 人工湿地特点18-19
• 1.4 人工湿地组成部分、功能及选择19-23
• 1.4.1 基质19-20
• 1.4.2 植物20-21
• 1.4.3 微生物21-23
• 1.5 人工湿地的污染物去除机制23-27
• 1.6 人工湿地技术的发展应用27-29
• 1.6.1 国外人工湿地技术的发展应用27-28
• 1.6.2 国内人工湿地技术的发展应用28-29
• 1.7 研究意义与研究目的29-30
• 1.8 技术路线30
• 2 材料与方法30-39
• 2.1 设计参数30-33
• 2.1.1 污水量计算30-31
• 2.1.2 湿地床设计参数31-32
• 2.1.3 水力学参数32-33
• 2.2 实验装置33-36
• 2.2.1 基质选择及装配33
• 2.2.2 植物选择及装配33-34
• 2.2.3 实验装置设计34-36
• 2.3 试验方法36-38
• 2.3.1 模拟水质情况36-37
• 2.3.2 污染指标及测定方法37
• 2.3.3 运行方法37-38
• 2.4 数据处理38-39
• 3 结果分析与讨论39-73
• 3.1 生活污水的理化性质分析39-45
• 3.2 人工湿地处理废水的净化实验45-69
• 3.2.1 水流流向对湿地系统净化效果及分析45-52
• 3.2.2 植物对湿地系统净化效果的影响及分析52-58
• 3.2.3 进水浓度对湿地系统净化效果的影响及分析58-64
• 3.2.4 湿地系统内部污染物沿程变化分析64-69
• 3.3 两植物生长和营养元素吸收情况分析69-71
• 3.3.1 湿地植物的生长情况69-70
• 3.3.2 湿地植物的氮磷含量分析70-71
• 3.4 系统预期寿命的评估71-73
• 4 结论73-74
• 5 问题与展望74-75
• 参考文献75-86
• 致谢86

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