土壤渗滤法处理高浓度氨氮废水的可行性及工艺优化研究

论文摘要

高浓度氨氮废水的来源多、排量大,未经处理或处理不完全的氨氮废水排放后会引起水体富营养化、诱导致癌物质的产生,对环境和人体健康造成威胁。目前,高浓度氨氮废水的处理正日益受到人们的关注。土壤渗滤作为一种土地生态处理方法,不仅能有效地降低氨氮废水中的污染物浓度,使出水达标排放甚至回用,同时能够利用污水中的N、P等营养物质供给植物生长,实现污水的资源化。本课题采用实验室模拟土壤渗滤系统,在探索四种不同工艺组合方案对高浓度氨氮废水的净化效果基础上,研究了两级土壤渗滤系统对含有高浓度氨氮有机废水的处理效果,并比较不同的碳源投加比例和是否在两级系统间设置缺氧反应器等对TN脱除效果的影响,为土壤渗滤系统处理高浓度氨氮废水的可行性进行了有益的尝试。对单级土壤渗滤系统（SIT）、序批式反应器（SBR）+SIT、单级SIT循环和加碳源的SIT循环四种不同处理方式净化高浓度氨氮废水的探索试验表明：几种组合工艺对COD、NH3-N、TP都有良好的去除效率；获得稳定的TN去除效果则需要在反硝化阶段提供充足的碳源；加碳源的SIT循环方式尽管没有表现出更高的TN去除率,但由于循环进水时可以获得持续稳定的碳源供给,其出水TN浓度较其他处理方式更为稳定,且通过工艺优化可进一步提高系统的脱氮能力。加碳源的两级土壤渗滤系统对COD、NH3-N和TP都有良好且稳定的去除效果。在总进水COD、NH3-N、TP浓度分别为861.2～1686.3、168.00～292.48、10.26～20.50 mgl-1时,系统对它们的去除率都保持在90%以上；对于TN,在系统开始运行的前一个月,不同原水投加比例的两级土壤渗滤系统对TN的去除率可分别达到92.39%、93.68%、92.93%和98.19%；但随着试验的进行,由于土壤环境、温度和进水水质的变化,系统的TN去除率有下降趋势。两级土壤渗滤系统的TN去除能力与进水COD/TN比例有明显的相关关系,而环境温度的变化则制约着系统的TN去除效果。另外,在一定的原水投加比例和反应条件下,增设缺氧反应器能够在较短时间内有效地对污水中的NO3-N进行反硝化；增设的缺氧反应器,其TN去除率可达到45.3%。增设缺氧反应器后的两级土壤渗滤系统最终出水中TN浓度比不设缺氧反应器时低,且稳定保持在80mgl-1以下,其他污染物的去除率也有所提高。最后,本课题还以土壤渗滤系统在某实际工程中的应用为例,从经济和环境两方面初步评估和比较了工艺优化前后系统的综合效益,为两级土壤渗滤系统的实际工程应用提供建议和参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 土壤渗滤法概述
• 1.1.1 土壤渗滤法简介
• 1.1.2 污水净化原理与效果
• 1.1.3 研究与应用现状
• 1.1.4 土壤渗滤技术的主要问题及对策
• 1.2 高浓度氨氮废水污染及其处理工艺
• 1.2.1 高浓度氨氮废水的来源及危害
• 1.2.2 高浓度氨氮废水处理的研究现状
• 1.3 研究目的和意义
• 第二章 试验设计、研究内容和研究方法
• 2.1 试验设计和研究内容
• 2.2 研究方法
• 2.3 试验器材与分析方法
• 2.3.1 主要仪器
• 2.3.2 主要试剂
• 2.3.3 监测指标与分析方法
• 2.4 数据分析方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 土壤渗滤法处理高浓度氨氮废水的工艺组合方案探索
• 3.1 单级SIT
• 3.1.1 水量平衡
• 3.1.2 污染物去除效果
• 3.2 SBR+SIT组合工艺
• 3.3 单级SIT循环
• 3.4 加碳源的SIT循环
• 3.5 四种处理方式的比较
• 3.6 本章小结
• 第四章 投加碳源的两级SIT系统处理高浓度氨氮废水研究
• 4.1 有机物的降解
• 4.1.1 COD去除效果
• 4.1.2 影响COD去除效果的因素
• 4.2 氮的转化和去除
• 4.2.1 氮元素的转化
• 4.2.2 TN的脱除
• 4.2.3 TN去除效果的影响因素
• 4.3 TP的去除
• 4.4 实际废水试验阶段其他污染物指标的变化情况
• 254'>4.4.1 UV₂₅₄
• 4.4.2 浊度
• 4.4.3 pH
• 4.5 土壤理化性质的变化
• 4.6 本章小结
• 第五章 增设缺氧反应器优化系统运行研究
• 5.1 缺氧反应器的运行条件
• 5.1.1 原水投加比对出水水质的影响
• 5.1.2 搅拌时间对出水水质的影响
• 5.2 污染物的去除效果
• 5.2.1 有机物
• 5.2.2 氮元素
• 5.2.3 磷
• 5.3 本章小结
• 第六章 工艺优化前后SIT系统综合效益的初步估算与分析
• 6.1 经济效益
• 6.1.1 占地面积
• 6.1.2 系统出水回用的经济效益
• 6.2 环境效益
• 6.2.1 单位面积土壤的处理能力
• 6.2.2 污染物去除效果
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 硕士期间论文发表情况
• 致谢