改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水试验研究

论文摘要

猪场废水具有有机污染物和氨氮浓度高、悬浮物含量高等特点,采用单一的处理方式很难使其达到国家排放标准,且处理成本高致使大多数养殖企业无法承受；人工湿地处理系统具有氮磷去除能力强、工程基建和运转费用低、运转维护方便以及对负荷变化适应能力强等特点,适用于猪场废水的深度处理。本试验研究了人工湿地处理系统对猪场厌氧处理后废水的处理效果,得出以下主要研究结果：1.灰砖填料对氮、磷的静态吸附试验。灰砖是一种建筑垃圾,它对磷的吸附能力很强。试验数据通过吸附等温曲线Langmuir方程和Freundiich方程拟合,计算得出灰砖的最大吸附容量5.382mg/g；灰砖块对NH4+-N的吸附能力较沙子、火山渣强,因此灰砖可以用做湿地系统填料。2.研究了进水的COD/N对水平潜流人工湿地处理猪场废水的影响。试验中设置COD/N三个值：2、5和7。结果表明：当进水中COD/N=5时,系统对猪场废水中的氮素有较好的去除能力。3.研究采用改进型波形潜流人工湿地（Improved Wavy Subsurface Flow Constructed Wetland,简称IW-SFCW）处理猪场厌氧处理后废水的处理效果,以波形潜流人工湿地（Wavy Subsurface Flow Constructed Wetland,简称V-SFCW）作为对照湿地,并研究了水力停留时间（Hydraulic Retention Time,简称HRT）对其处理效果的影响。结果表明：改进型波形潜人工湿地系统对猪场废水中各污染物有较好的去除效果,在水力停留时间为4d,进水COD、TN、NH4+-N、TP浓度分别为511mg/L、120mg/L、110mg/L、10mg/L左右时,该湿地系统对COD、TN、NH4+-N、TP的去除率分别为86.0%、54.4%、70.1%和91.6%,可以看出该湿地系统可用于处理猪场废水；COD、TP的去除效率随水力停留时间的延长逐渐提高,在HRT=8d时去除效果最好,去除率分别达到92.7%和96.8%；而湿地系统对TN、NH4+-N的去除效果随HRT的延长出现先上升后下降的趋势,在HRT=4d时去除效果最好,去除率分别为54.4%和70.1%。4.连续曝气后湿地中的ORP发生了很大的变化,说明曝气能够显著提高湿地床体溶解氧水平。湿地床体中溶解氧的提高,有利于COD、NH4+-N的去除,但不利于TN的去除,原因可能是湿地床体溶解氧浓度的提高,抑制了反硝化作用的顺利进行,导致出水TN浓度升高,去除率下降。5.该人工湿地系统对COD有很强的去除能力,导致湿地系统后端碳源缺乏。本试验采用中后端进水的方式补充碳源来改善湿地系统的脱氮能力。结果表明：该措施有利于湿地系统对废水中TN的去除,TN的去除率可以提高约14%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 养殖业粪污来源和危害
• 1.2 国内外养殖场污染处理现状
• 1.2.1 国外养殖场污染处理研究现状
• 1.2.2 国内养殖场污染处理研究现状
• 1.3 人工湿地概述
• 1.3.1 人工湿地的概念
• 1.3.2 人工湿地类型
• 1.3.3 人工湿地污染物去除机理
• 1.4 人工湿地的国内外研究综述
• 1.4.1 国外人工湿地技术的研究进展
• 1.4.2 国内人工湿地技术的研究进展
• 1.5 课题来源
• 1.6 研究内容
• 1.6.1 填料吸附氮磷性能研究和进水碳氮比优化
• 1.6.2 改进型波形潜流人工湿地对猪场废水的净化效果的研究
• 1.6.3 强化脱氮除磷措施对潜流人工湿地处理猪场废水效果的影响
• 1.7 创新点
• 2 材料与方法
• 2.1 试验用填料对磷、氨氮吸附性能的研究
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验设计
• 2.1.3 数据分析方法和计算公式
• 2.2 碳氮比对水平潜流人工湿地处理猪场废水效果的影响
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验设计
• 2.2.3 水样分析方法
• 2.3 改进型波形潜流人工湿地对猪场废水净化效果的研究
• 2.3.1 改进型波形潜流人工湿地结构设计原理
• 2.3.2 试验材料
• 2.3.3 试验设计
• 2.3.4 测定方法及主要仪器
• 2.4 水力停留时间（HRT）对IW-SFCW处理猪场废水的影响
• 2.4.1 试验材料
• 2.4.2 试验设计
• 2.4.3 水样分析方法
• 2.5 补充碳源对水平潜流人工湿地处理猪场废水脱氮效果的影响
• 2.5.1 试验材料
• 2.5.2 试验设计
• 2.5.3 水样分析方法
• 2.6 曝气条件下IW-SFCW对猪场废水中污染物的去除效果
• 2.6.1 试验材料
• 2.6.2 试验设计
• 2.6.3 水样分析方法
• 3 填料吸附性能研究与进水碳氮比优化
• 3.1 填料吸附性能研究
• 3.1.1 灰砖块对磷的吸附作用
• 3.1.2 灰砖块磷吸附饱和释放量的研究
• 3.1.3 灰砖块对氨氮的吸附作用
• 3.1.4 灰砖块吸附饱和氨氮释放量的研究
• 3.2 碳氮比对水平潜流人工湿地去除猪场废水中污染物的影响
• 3.2.1 COD/N对COD去除效果的影响
• 4⁺-N去除效果的影响'>3.2.2 COD/N对NH₄⁺-N去除效果的影响
• 3.2.3 COD/N对TN去除效果的影响
• 3.2.4 COD/N对TP去除率的影响
• 3.3 本章小结
• 4 IW-SFCW系统对猪场废水去除污染物效果的研究
• 4.1 HRT对IW-SFCW系统去除猪场废水中污染物效果的影响
• 4.1.1 HRT对改进型波形潜流人工湿地去除COD效果的影响
• 4.1.2 HRT对改进型波形潜流人工湿地去除TN效果的影响
• 4⁺-N效果的影响'>4.1.3 HRT对改进型波形潜流人工湿地去除NH₄⁺-N效果的影响
• 4.1.4 HRT对改进型波形潜流人工湿地去除TP效果的影响
• 4.2 IW-SFCW与WSFCW对猪场废水中污染物的去除效果研究
• 4.2.1 不同湿地系统对猪场废水的COD去除效果
• 4⁺-N去除效果'>4.2.2 不同湿地系统对猪场废水的NH₄⁺-N去除效果
• 4.2.3 不同湿地系统对猪场废水的TN去除效果
• 4.2.4 不同湿地系统对猪场废水的TP去除效果
• 4.3 本章小结
• 5 强化人工湿地处理猪场废水脱氮除磷的研究
• 5.1 曝气条件下IW-SFCW去除污染物的效果分析
• 5.1.1 曝气条件下IW-SFCW系统沿程ORP值的变化趋势
• 5.1.1 曝气条件下IW-SFCW对COD的处理效果
• 5.1.3 曝气条件下IW-SFCW对TN的处理效果
• 4⁺-N的处理效果'>5.1.4 曝气条件下IW-SFCW对NH₄⁺-N的处理效果
• 5.1.5 曝气条件下IW-SFCW对TP的处理效果
• 5.2 补充碳源对改进型潜流人工湿地脱氮效果的影响
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 7 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文与研究成果