人工快速渗滤系统机理及其在农村生活污水处理中的应用研究

人工快速渗滤系统机理及其在农村生活污水处理中的应用研究

论文摘要

农村生活污水已成为目前我国农村地区的主要污染源之一。为了探寻适合我国农村实际情况的生活污水处理工艺,本论文通过现场调查、室内试验研究和工程实例研究等方式,了解了农村生活污水的水质水量特征,论证了采用人工快速渗滤系统处理农村生活污水的可行性,分析讨论了人工快速渗滤系统有机物降解、脱氮、除磷的机理,提出了针对农村生活污水处理的人工快速渗滤系统的最优结构和运行参数,并结合工程实例分析人工快速渗滤系统的实际运行效果。农村尘活污水的组分包括厨房污水、洗涤污水、牲畜养殖污水和其他污水,其中厨房污水和洗衣污水约占80-85%,其他约占15-20%;污水产生率为55-69%,最大时变化系数2.27-6.14:污染物浓度与城镇生活污水相比偏高,但是人均污染物产生量偏低;农村生活污水处理工艺必须具有工艺灵活、投资省、能耗小、运行费用低、维护管理方便等特点,人工快速渗滤系统满足上述要求,适于农村生活污水的处理。人工试验土柱对COD的去除率达85%以上,主要由于发生在0-900mm好氧段的生物降解作用;改进型人工试验土柱对COD的去除率达90%以上,主要由于发生在0-1800mm好氧段和兼氧段的生物降解作用,总去除率较改进前提高了约10%。人工试验土柱对氨氮的去除率达85%以上,主要由于发生在0-900mm好氧段和900-1200mm兼氧段的硝化作用;人工试验土柱900mm处,硝态氮达到最大值,14.08-15.06mg/l:人工试验土柱中兼氧段和厌氧段(1200-1500mm),由于停留时间较短(0.4d)、C/N比较小、不属于完全的饱水区,溶解氧浓度很难达到反硝化反应的要求,反硝化反应进行不彻底,硝念氮转化为气态氮的较少,在兼氧段和厌氧段硝态氮浓度下降仅占最大值的10%左右,因此人工试验土柱出水氨氮去除率很高可达85%以上,而总氮去除率仅有28.35-29.78%。改进型人工试验土柱,是在原人工试验土柱的基础增加了溢流池,采取分段进水的方式。不同进水方式对比试验结果表明,进水口组合0mm:900mm优于0mm:700mm,进水比例2:1优于1:1。在改进型人工试验土柱1800mm处所有氨氮、总氮的去除率达到最大值,氨氮的去除率为97.97-98.77%,总氮的去除率为58.55-61.92%;改进型人工试验土柱1800-2200mm段,由于缺乏碳源,厌氧段末端发生了同化反硝化和氨化作用,导致氨氮和总氮的浓度不降反升,上升的幅度约为5-8%。在水力负荷1.0m/d条件下,以《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标为设计出水水质指标,最优的人工快速渗滤系统参数如下:分段进水,进水口组合0mm:900mm,进水比例2:1:最优落干期好氧带长度为700mm:最优的落干期兼氧段的长度为700mm:最优落干期厌氧段长度为400mm:最优饱水区长度为1100mm;最优出水方式为溢流出水,出水口高度为自人工土柱底部往上1100mm处。人工试验土柱和改进型人工试验土柱对于总磷的去处效率都在40-52%,出水总磷浓度都在2.0mg/l以上;吸附试验结果均表明海绵铁在试验采用的五种特殊介质中对于磷的吸附效果最好;不同渗滤介质除磷效果的对比试验结果表明,由于海绵铁的加入,试验柱对于总磷的去除率提高了约60%。成都军区某部生活污水处理工程和风凰河二沟污水处理工程对于COD、SS、氨氮的去除效果很好,能够满足相应设计标准的要求,但是总氮、总磷的去除效果都较差:两者相比,前者在处理效果、占地面积、投资成本、运行成本等方面具有明显的优势,说明合理选择水力负荷,单独的人工快速渗滤系统工艺较“CRI+人工湿地”组合工艺有明显的优势。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 我国的水污染现状
  • 1.1.2 我国城市生活污水治理现状
  • 1.1.3 我国农村生活污水治理现状
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 土地处理系统研究现状
  • 1.2.2 人工快速渗滤系统的研究现状
  • 1.3 论文选题、研究内容及研究思路
  • 1.3.1 论文选题
  • 1.3.2 研究内容及关键问题
  • 1.3.3 研究思路
  • 1.4 论文创新点
  • 第2章 农村生活污水污染源调查
  • 2.1 农村生活污水污染源调查的目的与意义
  • 2.2 农村生活污水污染源调查方案
  • 2.2.1 调研点位选择
  • 2.2.2 调查内容
  • 2.2.3 调查方法
  • 2.3 农村生活污水污染源调查结果
  • 2.3.1 调查点位基本情况
  • 2.3.2 排水量特征分析
  • 2.3.3 水质特征分析
  • 2.4 人工快速渗滤系统处理农村生活污水的可行性分析
  • 2.4.1 人工快速渗滤系统的工艺原理
  • 2.4.2 人工快速渗滤系统的影响因素
  • 2.4.3 人工快速渗滤系统的特征
  • 2.5 小结
  • 第3章 人工快速渗滤系统有机物降解室内试验研究
  • 3.1 人工快速渗滤系统有机物降解试验概况
  • 3.1.1 试验目的与意义
  • 3.1.2 试验设计
  • 3.1.3 试验运行情况
  • 3.2 人工快速渗滤系统有机物降解试验结果分析
  • 3.2.1 人工快速渗滤系统启动
  • 3.2.2 人工快速渗滤系统中有机物降解机理
  • 3.3 改良型人工快速渗滤系统有机物降解试验概况
  • 3.3.1 试验目的与意义
  • 3.3.2 试验设计
  • 3.3.3 试验运行情况
  • 3.4 改进型人工快速渗滤系统有机物降解试验结果分析
  • 3.5 小结
  • 第4章 人工快速渗滤系统脱氮机理室内试验研究
  • 4.1 人工快速渗滤系统脱氮试验概况
  • 4.1.1 试验目的与意义
  • 4.1.2 试验设计
  • 4.1.3.试验运行情况
  • 4.2 人工快速渗滤系统脱氮试验结果分析
  • 4.2.1 人工快速渗滤系统中氨氮转化规律
  • 4.2.2 人工快速渗滤系统中硝态氮转化规律
  • 4.2.3 人工快速渗滤系统中总氮转化规律
  • 4.3 改进型人工快速渗滤系统脱氮试验概况
  • 4.3.1 试验目的与意义
  • 4.3.2 试验设计
  • 4.3.3.试验运行情况
  • 4.4 改进型人工快速渗滤系统脱氮试验结果分析
  • 4.4.1 改进型人工快速渗滤系统中氮素的转化规律
  • 4.4.2 溢流池对改进型人工快速渗滤系统脱氮效率的影响
  • 4.4.3 分段进水对改进型人工快速渗滤系统脱氮效率的影响
  • 4.4.4 改进型人工快速渗滤系统的进一步优化的构想
  • 4.5 小结
  • 第5章 人工快速渗滤系统除磷机理室内试验研究
  • 5.1 人工快速渗滤系统除磷试验概况
  • 5.1.1 试验目的与意义
  • 5.1.2 试验设计
  • 5.1.3 试验运行情况
  • 5.2 人工快速渗滤系统除磷试验结果分析
  • 5.3 人工快速渗滤系统渗滤介质的必选试验
  • 5.3.1 常用渗滤介质的理化性能
  • 5.3.2 常用渗滤介质的吸附试验概况
  • 5.3.3.常用渗滤介质的吸附试验结果分析
  • 5.4 不同渗滤介质除磷效果的对比试验概况
  • 5.4.1 试验设计
  • 5.4.2 试验运行情况
  • 5.5 不同渗滤介质除磷效果的对比试验结果分析
  • 5.6 小结
  • 第6章 人工快速渗滤系统工程应用研究
  • 6.1 凤凰河二沟污水处理工程
  • 6.1.1 工程概况
  • 6.1.2 工艺流程
  • 6.1.3 技术经济参数
  • 6.1.4 运行情况
  • 6.2 成都军区某部生活污水处理工程
  • 6.2.1 工程概况
  • 6.2.2 工艺流程
  • 6.2.3 技术经济参数
  • 6.2.4 运行情况
  • 6.3 小结
  • 第7章 结论与建议
  • 7.1 结论
  • 7.2 建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
  • 相关论文文献

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