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序批式人工湿地脱氮效能研究

2020-12-02阅读(649)

序批式人工湿地脱氮效能研究

论文摘要

针对连续流人工湿地运行负荷低、硝化和脱氮效能低,以及占地面积大等问题,通过改变湿地进水方式和增设排空闲置过程等技术强化大气复氧,开发出序批式人工湿地工艺（SCW）,其脱氮效能较常规人工湿地提高48倍。通过对水力停留时间、排空闲置时间和进水方式等因素对SCW脱氮效能影响的系统研究,得出了SCW高效脱氮的关键工况参数;同时,通过试验对SCW系统的脱氮机理进行了探讨。为了保证SCW的处理效能,进一步减少占地,提出“ASBBR-SCW”组合工艺系统,采用ASBBR作为SCW的预处理工艺,研究了负荷和运行工况等对其处理效能的影响;同时,得出了组合工艺处理城镇污水的关键工况参数,并对其在小城镇污水处理中的适应性进行了分析。此外,通过对SCW系统的污泥浓度和纳水量的长期监测,探讨了SCW对堵塞的改善和自我修复能力。研究得出的主要结论如下:水力停留时间和排空闲置时间对SCW系统处理效能影响研究表明:在高氮生活污水处理中,SCW的脱氮效能随HRT的增加而显著提高,满足脱氮目标的单级最佳水力停留时间为12h;排空闲置时间对SCW系统中反硝化脱氮所需的内碳源的数量影响显著,满足脱氮目标的单级最佳排空闲置时间为4h。当SCW的运行工况为“进水-反应12h-排水-排空闲置4h”,水温为26～32℃时,两级SCW可使进水COD、NH3-N和TN分别为270mg/L、60mg/L和63mg/L的污水,出水浓度分别为38mg/L、10mg/L和13mg/L,总去除率分别为88%、84%和80%,出水COD和TN浓度达到一级A类排放标准,出水NH3-N接近一级B类标准;去除负荷为65.6gCOD/（m3·d）、13.8gNH3-N/（m3·d）和13.8gTN/（m3·d）,与白泥坑、沙田、石岩人工湿地脱氮效能相比提高4～8倍。此时,SCW处理每立方米污水所需占地面积为3.8 m2。进水方式对SCW系统处理效能影响试验表明:在SCW反应期间采用间歇或连续进水方式时,对系统的COD和NH3-N去除效果影响不显著,但对TN去除效果影响显著。反应期间采用间歇进水可使SCW系统对COD和TN的总去除率分别提高4%和27%,但使一级SCW的NH3-N去除率下降7%,两级SCW总去除率下降3%。“ASBBR-SCW”组合工艺的效能研究表明:ASBBR作为预处理反应器,集调节、沉淀和生物降解于一体;当温度为2831℃,HRT为24h,COD进水浓度为320mg/L,出水COD为118mg/L,去除率为64%。同时,两级SCW采用“进水-反应4h-排水-排空闲置4h”的工况运行时,湿地系统对COD和NH3-N的去除负荷为93gCOD/（m3·d）和35gNH3-N/（m3·d）,出水浓度分别为48mg/L和18mg/L,总去除率分别为76%和75%。此时,SCW处理预处理出水占地面积仅为1.6m2。SCW经过一年多时间的运行,SCW内部的污泥浓度未随运行时间的增加而显著增加;SCW床体的纳水量基本稳定,平均下降速率仅为0.05L/（m3·m）。SCW在排空闲置期间,通过强化大气复氧,可使生物污泥的增殖与氧化分解量达到平衡状态,有利于控制污泥的增殖速率,有效改善了人工湿地的堵塞。序批式人工湿地有效地解决了现有人工湿地技术脱氮效能低、占地面积大的问题,拓宽了人工湿地的应用范围,为人工湿地技术用于小城镇及农村污水处理提供了新途径,并为序批式人工湿地的工程实践提供了科学依据,研究结果具有重要的实用价值和现实意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 人工湿地污水处理工艺的概述
  • 1.2.1 人工湿地工艺的研究现状
  • 1.2.2 人工湿地预处理技术的研究现状
  • 1.3 人工湿地脱氮技术研究现状与进展
  • 1.3.1 同步硝化反硝化脱氮
  • 1.3.2 基质的吸附脱氮
  • 1.3.3 植物的吸收脱氮
  • 1.3.4 温度及pH 对湿地脱氮的影响
  • 1.4 人工湿地的堵塞问题及研究现状
  • 1.4.1 堵塞现象的成因
  • 1.4.2 湿地堵塞的影响因素
  • 1.4.3 堵塞问题的解决方法
  • 1.5 问题的提出、研究目的和研究内容
  • 1.5.1 问题的提出及研究目的
  • 1.5.2 研究内容
  • 2 试验材料和研究方法
  • 2.1 试验材料
  • 2.1.1 试验水质
  • 2.1.2 序批式人工湿地试验装置
  • 2.1.3 预处理试验装置
  • 2.1.4 “ASBBR-SCW”组合工艺试验装置
  • 2.2 研究和测试方法
  • 2.2.1 研究方法
  • 2.2.2 分析项目
  • 3 序批式人工湿地的启动试验研究
  • 3.1 试验装置
  • 3.2 试验方法
  • 3.3 试验结果
  • 3.4 试验结果分析
  • 4 序批式人工湿地处理生活污水效能试验研究
  • 4.1 水力停留时间对SCW 处理效能影响研究
  • 4.1.1 试验装置
  • 4.1.2 试验方法
  • 4.1.3 试验结果
  • 4.2 排空闲置时间对SCW 处理效能影响研究
  • 4.2.1 试验装置
  • 4.2.2 试验方法
  • 4.2.3 试验结果
  • 4.3 序批式人工湿地最佳工况效能试验研究
  • 4.3.1 试验装置
  • 4.3.2 试验方法
  • 4.3.3 试验结果
  • 4.4 进水方式对SCW 处理效能影响研究
  • 4.4.1 试验装置
  • 4.4.2 试验方法
  • 4.4.3 试验结果
  • 4.4.4 试验结果分析
  • 4.5 序批式人工湿地堵塞研究
  • 4.5.1 概述
  • 4.5.2 试验方法
  • 4.5.3 试验结果
  • 4.5.4 试验结果分析
  • 5 “ASBBR-SCW”组合工艺处理效能试验研究
  • 5.1 概述
  • 5.2 ASBBR 反应器启动试验研究
  • 5.2.1 试验装置
  • 5.2.2 试验方法
  • 5.2.3 试验结果
  • 5.2.4 试验结果分析
  • 5.3 ASBBR 的运行效能试验研究
  • 5.3.1 试验装置
  • 5.3.2 试验方法
  • 5.3.3 试验结果
  • 5.3.4 试验结果分析
  • 5.4 ASBBR 的综合性能分析
  • 5.5 组合工艺的有机物去除效能研究
  • 5.5.1 试验装置
  • 5.5.2 试验方法
  • 5.5.3 试验结果
  • 5.5.4 试验结果分析
  • 5.6 组合工艺的氨氮去除效能试验研究
  • 5.6.1 试验水质
  • 5.6.2 试验方法
  • 5.6.3 试验结果
  • 5.6.4 试验结果分析
  • 5.7 组合工艺的总氮去除效能试验研究
  • 5.7.1 试验水质
  • 5.7.2 试验方法
  • 5.7.3 试验结果
  • 5.7.4 试验结果分析
  • 5.8 组合工艺的适应性分析
  • 5.8.1 抗冲击能力强
  • 5.8.2 有机物及氨氮去除负荷高
  • 5.8.3 工艺技术调控灵活
  • 5.8.4 占地面积及能耗减少
  • 6 结论与建议
  • 6.1 结论
  • 6.2 建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
  • B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

    • 相关论文文献

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