高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究

论文摘要

本研究基于国家“863”计划“河网区面源污染控制成套技术”（编号:2002AA601012）,在太湖流域面源污染控制示范区内调查了农村生活污水的水质水量特征,建立了高效藻类塘处理设施以及相应的小试装置,重点研究了高效藻类塘的启动过程、对农村生活污水中氮磷的去除效率和去除机理及其影响因素,其次对高效藻类塘后续处理设施水生生物塘的除藻、脱氮和除磷效率进行了研究,并对高效藻类塘系统进行了强化氮磷去除工艺探索,最后通过高效藻类塘小试装置探讨了不同水深、水温和停留时间以及搅拌方式对高效藻类塘氮磷去除效率和转化途径的影响,得出了适宜的运行参数。太湖流域农村地区人均用水量为100L/d,收集量大约是用水量的40～45%,可收集的人均生活污水最大量约为45L/d。高效藻类塘系统位于江苏省宜兴市大浦镇洋渚村（30°16′42″N,119°54′24″E）,整个工艺包括化粪池、一级高效藻类塘、二级高效藻类塘和水生生物塘,各个处理设施依次串联运行。采用农村生活污水直接培养的方式对高效藻类塘进行藻类培养和驯化,在水深为0.5m、流速为0.35m/s以及适宜的气候条件下约4d可培养成功。培养完成时优势藻为四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）,叶绿素a浓度为0.28mg/L。高效藻类塘藻菌共生系统在培养过程中存在藻类、好氧异养菌、亚硝酸菌、硝酸菌依次生长过程,当亚硝酸菌和硝酸菌达到平衡时,藻菌共生系统培养成熟。藻菌共生系统的培养约25～30d可完成。高效藻类塘培养简单、启动快,有利于其在农村地区的推广应用。两级高效藻类塘全年对TN的去除效率为29.4%,其中一级高效藻类塘占全年处理量的70.9%、二级占29.1%;两级高效藻类塘全年对NH4+-N的去除效率为91.6%,其中一级高效藻类塘占NH4+-N处理量的80.7%、二级占19.3%。高效藻类塘对TN的去除以藻类等颗粒有机氮的沉降为主,氨氮挥发较少。一级高效藻类塘全年对NH4+-N的转化量中硝化作用、藻类吸收和氨氮挥发的比例分别为61.6%、35.7%和2.7%;二级高效藻类塘全年对NH4+-N的转化量中硝化作用、藻类吸收和氨氮挥发的比例分别为70.9%、20.3%和8.8%。经风速校正

论文目录

第1章绪论

1.1 湖泊面源污染与农村生活污水

1.1.1 湖泊污染现状与面源污染

1.1.2 面源污染的概念及其组成成分和来源

1.1.3 农村生活污水治理的重要性

1.2 农村生活污水治理技术

1.2.1 农村生活污水治理技术的选择原则

1.2.2 农村生活污水治理技术分类

1.3 高效藻类塘技术及其研究进展

1.3.1 高效藻类塘简介

1.3.2 高效藻类塘与稳定塘以及活性污泥法的比较

1.3.3 高效藻类塘的生物与物理化学特性

1.3.4 高效藻类塘氮磷去除机理研究进展

1.3.5 高效藻类塘氮磷去除机理研究中尚需解决的问题

1.3.6 高效藻类塘氮磷去除的影响因素

1.3.7 高效藻类塘后续除藻技术

第2章研究内容和试验方法

2.1 课题背景、来源及意义

2.2 研究内容

2.3 示范区概况

2.4 五庄生活污水特征前期调查

2.4.1 调查目的和方法

2.4.2 生活污水排放方式、规律和强度

2.4.3 卫生洁具使用现状和发展趋势

2.4.4 人均用水量和人均排水量

2.4.5 污水处理方式和现状

2.5 高效藻类塘系统的设计与建造

2.5.1 高效藻类塘系统概况

2.5.2 工艺选择

2.5.3 各单元主要功能和设计参数

2.5.4 高效藻类塘系统的建造

2.5.5 高效藻类塘系统的运行

2.6 主要检测指标及方法

2.7 农村生活污水水质（化粪池出水）特征

2.7.1 化粪池出水水温、DO和pH变化

2.7.2 化粪池出水 COD和SS浓度变化

4⁺、NO₃^--N和 NO₂^--N浓度变化'>2.7.3 化粪池出水 TN、NH₄⁺、NO₃^--N和 NO₂^--N浓度变化

4^3--P浓度变化'>2.7.4 化粪池出水 TP和 PO₄^3--P浓度变化

2.7.5 小结

第3章两级高效藻类塘的启动和生物、物理化学特征

3.1 高效藻类塘的启动

3.1.1 一级高效藻类塘的培养

3.1.2 二级高效藻类塘培养

3.1.3 藻菌共生系统培养总结

3.2 两级高效藻类塘藻类生物量变化、全年藻类更替及对比研究

3.2.1 藻类生物量（叶绿素a浓度）变化及对比研究

3.2.2 藻类种属的全年更替及对比研究

3.3 两级高效藻类塘 DO、pH四季昼夜变化及对比研究

3.3.1 四季 DO浓度昼夜变化研究

3.3.2 四季 pH昼夜变化研究

3.3.3 两级高效藻类塘碱度变化研究

3.4 小结

第4章两级高效藻类塘脱氮研究

4⁺-N去除效率及对比研究'>4.1 两级高效藻类塘 TN和 NH₄⁺-N去除效率及对比研究

4.1.1 两级高效藻类塘 TN去除效率及对比研究

4⁺-N去除效率及对比研究'>4.1.2 两级高效藻类塘NH₄⁺-N去除效率及对比研究

4.2 两级高效藻类塘进出水各种形态 N的变化

4⁺-N转化的主要途径'>4.3 两级高效藻类塘 NH₄⁺-N转化的主要途径

4.3.1 销化作用

4.3.2 氨氮挥发

4.3.3 藻类同化吸收

4.3.4 氨氮沉淀

4⁺-N转化途径总论'>4.3.5 NH₄⁺-N转化途径总论

4⁺-N转化的影响'>4.4 田螺的放养对二级高效藻类塘中 NH₄⁺-N转化的影响

4.5 高效藻类塘 TN全年转化

4.6 小结

第5章两级高效藻类塘除磷研究

4^3--P去除效率及对比研究'>5.1 两级高效藻类塘 TP和 PO₄^3--P去除效率及对比研究

5.1.1 两级高效藻类塘 TP去除效率及对比研究

4^3--P去除效率及对比研究'>5.1.2 两级高效藻类塘PO₄^3--P去除效率及对比研究

5.2 两级高效藻类塘进出水各种形态 P的变化

4^3--P转化的主要途径'>5.3 两级高效藻类塘 PO₄^3--P转化的主要途径

5.3.1 化学沉淀

5.3.2 藻类同化吸收

5.4 高效藻类塘 TP去除途径分析

5.5 小结

第6章水生生物塘除藻、脱氮和除磷效率研究

6.1 水生生物塘除藻研究

6.1.1 水生生物塘DO和pH全年及昼夜变化

6.1.2 水生生物塘SS和 Chl-a的处理效果

6.2 水生生物塘氮磷去除效率研究

6.2.1 水生生物塘氮去除效果

6.2.2 水生生物塘磷去除效果

6.3 小结

第7章高效藻类塘系统总处理效率及工艺强化研究

7.1 高效藻类塘系统总处理效率

7.1.1 有机物去除效率

7.1.2 氮去除效率

7.1.3 磷去除效率

7.2 强化高效藻类塘系统氮磷去除途径的思路

7.3 高效藻类塘系统回流脱氮研究

7.4 水生生物塘强化氮磷去除研究

7.4.1 试验装置

7.4.2 试验方法

7.4.3 复合水生生物塘氮去除效果研究

7.4.4 复合水生生物塘磷去除效果研究

7.5 小结

第8章高效藻类塘氮磷转化影响因素研究

8.1 研究方法

8.1.1 试验装置

8.1.2 试验方案设计

8.2 结果与讨论

8.2.1 水深对高效藻类塘氮磷转化的影响

8.2.2 水温和停留时间对高效藻类塘氮磷转化的影响

8.2.3 搅拌方式对高效藻类塘运行及去除效果的影响

8.3 小结

第9章结论与建议

9.1 结论

9.2 建议

致谢

参考文献

附录高效藻类塘相关图片资料

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果

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