悬浮式生物膜法处理晋阳湖水试验研究

论文摘要

一个时期以来,由于我国工农业的迅速发展和城市化进程以及人们环保意识的淡薄,大量未经处理的工业废水和生活污水源源不断地排入湖泊等水体,导致我国许多湖泊都受到严重的污染,且仍有继续加剧的趋势。根据国家环保总局2007年发表的环境公报,目前我国主要湖泊富营养化问题依然突出。根据晋阳湖近年来水质监测数据,本文运用湖泊（水库）富营养化状况评价方法和水质标识指数法分别对晋阳湖进行富营养化和水质状况评价计算。计算结果为电厂给水区、西干渠补水区和湖中心区三个采样点的营养状态分级为中度富营养,定性评价为中度污染;自2007年3月和9月晋阳湖水质总体为IV类,2008年3月和9月水质总体为V类,自2007年以来晋阳湖水质呈不断恶化趋势。其中,氮、磷、化学需氧量、生化需氧量等已超出地表水V类标准,水质恶化为劣V类的风险加剧。在总结国内外湖泊治理技术的基础上,本研究采用“尊重自然,以生态、低能耗方式”对太原市晋阳湖水体进行污染防治,达到人与自然和谐相处。针对晋阳湖污染负荷重、透明度及溶解氧低、有机悬浮物含量高的实际情况,本文较系统地开展了悬浮式生物膜法对晋阳湖水质净化效果及净化规律的研究。对悬浮生式物膜法目前研究和应用尚存在的一些问题进一步探索,为示范工程中悬浮式生物膜法的应用提供理论依据,使之更加科学、高效和广泛地应用,从而为晋阳湖污染防治找到一条有效的途径。试验第一阶段主要通过静态挂膜实验,分析及确定悬浮式生物膜法最优的水力停留时间和最佳的水质净化效果,结果表明:通过对反应池中CODcr、BOD5、NH3-N、TP四项水质指标的监测分析,最佳去除效率的所需时间CODcr>BOD5>NH3-N>TP,其中COD的去除时间最长,达48天之久,且去除率最低,为43.54%;TP最短,仅需10天,去除率高达89.18%。经悬浮式生物膜法处理后的湖水水质得到明显改善,出水BOD5、NH3-N、TP水质标准已达到地表水Ⅳ类及Ⅳ类以上,CODcr达到地表水Ⅴ类标准,试验证明COD为晋阳湖水质较难降解的指标。试验第二阶段是在水温由23℃逐渐降低到5℃的条件下进行的,目的在于,研究悬浮式生物膜法在低温条件下净化水质效果,探索更加长效久远的湖水净化工艺。填料上的生物膜稳定之后,进行静态试验,运行时间31天,结果表明:CODcr的初始浓度为60.6mg/L,静态实验结束时池中CODcr浓度为36.0mg/L,最后的去除率为40.59%。NH3的初始浓度为1.18mg/L,静态实验结束时池中NH3浓度为0.29mg/L,最后的去除率为75.4%。经悬浮式生物膜法处理31天后,湖水水质得到明显改善,NH3-N达到地表水Ⅱ类水质标准,CODcr达到地表水Ⅴ类标准,试验再次证明COD为晋阳湖水质较难降解的指标。通过两阶段的试验研究表明,利用悬浮式生物膜工艺处理晋阳湖水,湖水质有较明显的改善,悬浮式生物膜适用于晋阳湖水体的防治。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 日益突出的地表水污染问题
• 1.2 我国湖泊污染和整治现状
• 1.2.1 我国湖泊污染现状及分析
• 1.2.2 我国湖泊的整治现状
• 1.3 污染湖泊的常用治理技术
• 1.3.1 化学处理技术
• 1.3.2 物理处理技术
• 1.3.3 湖泊的生态恢复技术
• 1.3.4 生物膜法工艺
• 1.4 生物膜技术在国内湖泊污染治理中的应用进展
• 1.5 本课题的研究目的、内容和方法
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 本文的技术路线
• 第二章 实验装置、材料和方法
• 2.1 试验场址的选择
• 2.2 实验流程图
• 2.3 反应池设计
• 2.4 悬浮式生物膜反应池的设计
• 2.4.1 悬浮式生物膜材料的选择
• 2.4.2 阿柯蔓生态基的规格与布置
• 2.4.3 循环系统的设计
• 2.5 实验监测指标及分析方法
• 2.5.1 常规指标的监测
• 2.5.2 生物膜的理化特性分析
• 2.5.3 检测指标标准曲线的绘制
• 第三章 悬浮式生物膜法处理晋阳湖水挂膜实验研究
• 3.1 试验目的与方法
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 试验目标
• 3.2 悬浮式生物膜法净水机理
• 3.2.1 生物膜的构造及其对有机物的降解过程
• 3.2.2 悬浮式生物膜控制悬浮藻类的原理
• 3.2.3 有机物的去除原理
• 3.2.4 氮的去除原理
• 3.2.5 磷的去除原理
• 3.2.6 TSS 的去处原理
• 3.3 实验挂膜阶段
• 3.3.1 挂膜方式的选择
• 3.3.2 挂膜条件
• 3.4 挂膜过程的工艺效果
• 3.4.1 挂膜过程生物膜中的生物相变化
• 3.4.2 观察生物膜上的微生物
• 3.5 挂膜过程水质指标的变化
• Gr的变化'>3.5.1 挂膜过程中COD_Gr的变化
• 5 的变化'>3.5.2 挂膜过程中BOD₅的变化
• 3-N 变化'>3.5.3 挂膜过程中的NH₃-N 变化
• 3.5.4 挂膜过程中的TP 变化
• 3.6 挂膜试验小结
• 3.6.1 试验小结
• 3.6.2 影响该工艺挂膜的主要因素
• 第四章 低温条件下悬浮式生物膜法处理晋阳湖水的试验研究
• 4.1 试验研究背景
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 悬浮式生物膜法去除有机物的效果
• 3-N 的效果'>4.2.2 悬浮式生物膜法去除NH₃-N 的效果
• 4.2.3 悬浮式生物膜法去除TP 的效果
• 4.3 试验小结
• 第五章 晋阳湖水体防治技术的应用
• 5.1 概述
• 5.2 晋阳湖水质污染源
• 5.2.1 补水渠污染源分析
• 5.2.2 晋阳湖水体的污染源分析
• 5.2.3 面源污染源分析
• 5.3 晋阳湖水体富营养化的评价
• 5.3.1 湖泊（水库）富营养化状况评价方法
• 5.3.2 晋阳湖富营养化评价计算
• 5.4 晋阳湖水质评价
• 5.4.1 单因子水质标识指数法
• 5.4.2 综合水质标识指数WQl
• 5.4.3 晋阳湖水质评价结果
• 5.4.4 晋阳湖水质评价结果修正
• 5.5 晋阳湖污染防治措施
• 5.5.1 晋阳湖治理的必要性
• 5.5.2 晋阳湖治理方针
• 5.5.3 晋阳湖治理思路
• 5.5.4 晋阳湖治理措施
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 存在的问题及建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士期间发表学术论文