人工湿地系统中吸附剂选择与好氧吸附床处理效果研究

论文摘要

人工湿地是一种“资源节约、环境友好”型废水处理方法。基质填料的选择与吸附机理是人工湿地技术研究的重点领域之一,而吸附填剂再生成本高一直是吸附技术推广应用的难题。本研究通过静态吸附试验来确定吸附介质的吸附容量,通过吸附容量的比较来进行吸附介质的选择、然后建立好氧吸附床来处理生活污水与养猪场猪粪水混合后的废水,检验采用好氧降解作用来维持处理系统吸附能力的可行性,其目的是为进一步完善人工湿地系统工艺提供理论依据与实用数据。试验结果如下：1)果壳活性炭具有较强的去除废水中有机污染物质的能力,其COD的吸附容量为24.45mg·g1。人造沸石具有较强的氨氮去除效果,水滑石和红壤具有较强的磷酸根离子去除能力。2)吸附组分化学势变曲线可用来确定吸附剂的吸附容量p值。本试验确定的天然沸石吸附NH4+离子和红壤吸附P043-离子的p值分别为：2.75和2.20 mg/g。3)好氧吸附系统中COD去除能力排序为：装置A/果壳活性炭>装置C/红壤>装置B/天然沸石；TN去除能力为：装置B/天然沸石>装置A/果壳活性炭>装置C/红壤；TP去除能力为：装置C/红壤>装置B/天然沸石>装置A/果壳活性炭。4)在整个试验期间,好氧吸附系统COD, TN和TP的去除率始终高于厌氧吸附系统的值,但两系统处理效果的差异随处理批次增多而逐步降低。说明可以通过好氧反应降低系统有机物质含量来维持系统的吸附能力,但好氧再生的作用与污水COD浓度和处理量相关。5)好氧吸附系统的好氧降解率呈现由递减到递增再递减的循环模式,试验结果表明,要维持系统的处理效果,活性炭吸附床的好氧降解贡献率最好设计在30-45%范围。6)好氧吸附系统自由能变值随试验批次增多的变化趋势不规则,说明系统净化势能相对稳定,而厌氧吸附系统自由能变的绝对值随试验批次增多而递减并逐步趋向于零,说明厌氧吸附系统吸附容量逐步趋向饱和。本研究的主要创新点为：1)提出了采用吸附组分化学势变曲线来确定吸附剂吸附容量的方法。2)初步确定了好氧吸附系统中好氧降解贡献率的设计范围。本项研究结果对发展好氧吸附技术具有一定的理论与实践参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 我国水资源的现状及污水资源化的必要性
• 1.3 城市生活污水处理技术的研究动态
• 1.3.1 各种工艺在我国的发展现状
• 1.3.2 活性污泥法
• 1.3.3 生物膜法
• 1.3.4 厌氧生物处理法
• 1.3.5 生态处理法
• 1.4 猪场粪污废水
• 1.4.1 猪场粪污废水的来源与特点
• 1.4.2 猪场粪污废水的危害性
• 1.4.3 猪场粪污废水处理技术现状
• 1.5 人工湿地污水处理系统
• 1.5.1 人工湿地的概念
• 1.5.2 人工湿地的优缺点
• 1.5.3 人工湿地特点分析
• 1.5.4 人工湿地的分类
• 1.5.5 人工湿地的组成及其主要部分的功能
• 1.5.6 人工湿地污水处理机理
• 1.5.7 人工湿地污水处理系统
• 1.5.8 人工湿地技术在国内外的发展历史与现状
• 1.6 吸附法在废水处理中的应用
• 1.6.1 吸附的基本概念
• 1.6.2 吸附机理
• 1.6.3 吸附技术的研究进展
• 1.6.4 吸附技术展望
• 1.7 好氧吸附床技术
• 1.8 课题来源、目的、内容及意义
• 1.8.1 课题来源
• 1.8.2 研究目的
• 1.8.3 研究内容
• 1.8.4 研究意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验废水来源与采集方法
• 2.2 吸附介质
• 2.3 静态吸附试验
• 2.4 好氧吸附处理试验
• 2.5 试验试剂与仪器
• 2.5.1 试剂
• 2.5.2 仪器
• 2.6 样品测定方法
• 2.6.1 COD测定方法
• 2.6.2 TN测定方法
• 2.6.3 TP测定方法
• 4⁺-N测定方法'>2.6.4 NH₄⁺-N测定方法
• 2.7 相关标准
• 3 液固体系中吸附组分的基本函数关系
• 3.1 吸附反应组分比值关系
• 3.2 吸附极限点
• 3.3 吸附反应自由能变
• 3.4 吸附反应化学势变极值点
• 3.5 结论
• 4 吸附材料筛选与比较研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试料验材
• 4.1.2 静态吸附试验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 COD的去除效果
• 4⁺-N的去除效果'>4.2.2 NH₄⁺-N的去除效果
• 4^3-离子的去除效果'>4.2.3 PO₄^3-离子的去除效果
• 4.3 结论
• 5 好氧吸附处理试验
• 5.1 好氧吸附床技术的设计原理
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 试验材料
• 5.2.2 试验系统
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 运行过程中出现的问题
• 5.3.2 好氧吸附床处理系统效果
• 5.3.3 好氧吸附处理系统和厌氧吸附处理系统的差异
• 5.3.4 好氧降解贡献率
• 5.3.5 处理系统的自由能变
• 5.4 结论
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.1.1 吸附组分函数关系与吸附材料筛选
• 6.1.2 好氧吸附处理试验
• 6.2 创新点
• 6.3 问题及建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢