垂直潜流人工湿地的污水净化效能试验研究

论文摘要

人工湿地作为一种生态工程污水处理技术,具有效率高、投资少、运行费用低、能耗低、适用面广等优点,该技术适合我国国情,尤其适合广大农村、中小城镇的污水处理,具有广阔的应用前景。本文以“浑河生态景观带建设---沈抚灌渠抚顺开发区段生态修复工程”为课题背景,研究了垂直流人工湿地系统对沈抚灌渠污水的处理效果,同时为进一步强化和稳定湿地的长期除磷效果,对石灰石、豆石和钢厂废钢渣的磷吸附性能进行了比较。通过试验得出,该湿地的最佳水力负荷为0.15m3·m-2·d,三种基质的总磷理论饱和吸附量依次为：石灰石>钢厂废钢渣>豆石,因此在构建湿地时可以考虑以石灰石和钢厂废钢渣替代部分的豆石填料,以保障湿地在使用期内的长期除磷效果。根据前期小试实验基础,在第二阶段的实验研究中,针对校园生活污水,选取了四个大小不一的低水力负荷,进一步研究水力负荷对湿地除污效能的影响。同时,对湿地内部溶解氧状态的分布、污染物在不同填料层的去除效果进行了分析,为了解该类湿地系统的处理机制以及进一步提高处理效率提供研究基础。通过试验,得出如下结论：（1）在低水力负荷下,两套试验湿地系统对COD的去除效果均受水力负荷影响较大,COD去除率随着水力负荷增大呈逐级下降趋势。NH3-N的去除效果受水力负荷的影响较小,两套湿地的NH3-N去除率均稳定在一个良好水平,去除率保持在86%-90%。TP的去除效果受水力负荷影响最大,其去除率随着水力负荷增大逐级下降,q4负荷下的去除率较q1负荷下降了20%左右。（2）在不同水力负荷下,湿地中溶解氧分布状态相似,水力负荷对溶解氧的分布影响较小。适当的增加水力负荷,可以提高大气复氧和植物输氧的速率,改善湿地内部的缺氧环境。（3）不同的填料层具有不同的除污功效。湿地填料表面至湿地20 cm处,是COD去除的主要场所,去除率大于70%。湿地填料层20 cm至40 cm处是NH3-N去除的主要场所,去除率大于58%。TP主要是在湿地填料层20 cm-40 cm处以及40 cm-55 cm处被去除。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究技术路线
• 第二章 人工湿地处理系统概述
• 2.1 人工湿地的概念
• 2.2 人工湿地的分类及各自的优缺点
• 2.3 人工湿地对各类污染物的去除机理
• 2.3.1 人工湿地对悬浮污染物的去除机理
• 2.3.2 人工湿地对有机污染物的去除机理
• 2.3.3 人工湿地对氮污染物的去除机理
• 2.3.4 人工湿地对磷污染物的去除机理
• 2.3.5 人工湿地对重金属的去除机理
• 2.4 人工湿地的构造及其设计
• 2.4.1 人工湿地基质的设计
• 2.4.2 人工湿地植物的设计
• 2.4.3 湿地形状的设计
• 2.5 人工湿地在各类废水处理中的应用
• 2.5.1 生活污水
• 2.5.2 农业污水
• 2.5.3 工业污水
• 2.5.4 小结
• 第三章 垂直潜流人工湿地在沈抚灌渠污水处理工程中的应用研究
• 3.1 垂直潜流人工湿地工程小试概况
• 3.1.1 小试研究背景
• 3.1.2 小试研究目的
• 3.2 小试试验条件和试验方案的确定
• 3.2.1 水质条件
• 3.2.2 试验方案
• 3.2.3 试验材料
• 3.2.4 试验装置
• 3.2.5 试验测试方法
• 3.3 湿地在驯化期内对有机物、氨氮、总磷的处理效果
• 3.4 湿地运行时最佳水力负荷
• 3.5 三种基质对磷素的吸附作用
• 3.5.1 三种基质对磷素的吸附平衡时间分析
• 3.5.2 三种基质对含磷溶液的吸附等温线分析
• 3.5.3 混合基质对磷的吸附效果分析
• 3.6 本章小结
• 3.6.1 本章主要研究结论
• 3.6.2 本章创新点
• 第四章 低水力负荷下垂直潜流湿地处理校园生活污水的效果研究
• 4.1 试验目的
• 4.2 试验装置和方法
• 4.2.1 试验装置
• 4.2.2 试验方法
• 4.2.3 分析项目及测定方法
• 4.3 水力负荷对垂直潜流湿地净化污染物效果的影响及结果分析
• 4.3.1 水力负荷对COD去除效率的影响及结果分析
• 4.3.2 水力负荷对氨氮去除效率的影响及结果分析
• 4.3.3 水力负荷对总磷去除效率的影响及结果分析
• 4.3.4 最佳水力负荷
• 4.4 低水力负荷下湿地中溶解氧的研究
• 4.4.1 低水力负荷下湿地中DO状态分布
• 4.4.2 垂直潜流湿地中溶解氧供应速率的分析
• 4.4.3 垂直流湿地中溶解氧的来源分析
• 4.5 低水力负荷下污染物沿填料层高度的去除效果及结果分析
• 4.5.1 COD沿填料层高度的去除效果及结果分析
• 4.5.2 氨氮沿填料层高度的去除效果及结果分析
• 4.5.3 总磷沿填料层高度的去除效果及结果分析
• 4.6 本章小结
• 4.6.1 本章主要研究结论
• 4.6.2 本章创新点
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 读学位期间发表的学术论文
• 作者简介