新型填料人工湿地处理养猪废水实验研究

发布时间：2020-10-21 18:14

　　 我国水体环境污染源分为工业污水、生活污水及农业污水。农业污染物占全国水污染量的50%左右,而畜禽养殖废水的水污染排放量占农业水污染量的70%以上,其中养猪废水占比最高。在掌握养猪污染源排放特征的基础上,采用干清粪方式,实现污染物从源头控制及污染物的资源化利用,通过源分离-ABR厌氧处理后的养猪废水富含高NH_4~+-N、低COD的特性,造成C/N较低,后期脱氮效果变差,如何高效处理养猪废水中是面临的挑战及亟需解决的问题。为解决传统上脱氮效果差、后期操作复杂和能耗高等问题,构建一种以PCL为基质的强化硝化反硝化组合的新型填料人工湿地,在此基础上研究新型填料人工湿地处理养猪废水时NH_4~+-N和COD去除特性,以及PCL填加量和HRT对人工湿地处理效能的影响。主要研究结论如下:1.PCL在清水溶出性实验中释碳量稳定持久,每克日平均释碳为0.22mg/L。在以PCL(25g)作为反硝化过程所需碳源与微生物载体时,研究进水C/N对养猪废水内NO_3~--N及COD的去除效果的影响,并转算PCL的适宜填加量。C/N为4至7时,NO_3~--N的去除率达到最佳,位于86.27%-99.40%范围内,但随着C/N的升高,COD浓度也发生积累趋势,由30.61mg/L升高至43.48mg/L,由PCL填料的释碳性能及不同C/N条件下NO_3~--N的处理效果可得日处理1mg/L的NO_3~--N宜填加PCL范围为18g至33g。2.研究HRT对不同C/N条件下的NO_3~--N及COD去除率的影响,NO_3~--N和COD的去除率随着HRT的延长逐渐提高,在等同的HRT条件下,NO_3~--N的去除率与C/N的大小成正相关。3.对新型填料人工湿地处理养猪废水的运行性能进行研究:当反应器水力负荷为1.06m~3/(m~2·d),进水COD和NH_4~+-N的浓度分别为300mg/L和110mg/L时,在强化硝化区内,COD和NH_4~+-N去除率分别可达到64.29%和86.05%,强化反硝化区对NO_3~--N的去除可达到83.47%。串联组合时,COD和NH_4~+-N的去除率分别为70.03%和89.00%,NO_2~--N的积累量在0.32mg/L-2.71mg/L范围内,出水水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的排放标准。4.当反应器水力负荷为1.06m~3/(m~2·d),进水COD和NH_4~+-N浓度分别为300mg/L和100mg/L时,反应器内PCL的最佳填加量为1500g到2000g,此时COD、NH_4~+-N及NO_3~--N的去除效果达到最佳,去除率范围分别为77.34%-78.68%、55.60%-58.61%和69.55%-70.08%。5.当反应器进水COD和NH_4~+-N浓度分别为300mg/L和100mg/L时,强化硝化区HRT为60min时,此时硝化作用强度最高,NH_4~+-N得到最有效的去除。强化反硝化区HRT为6h时,可实现NO_3~--N的高效去除,COD浓度相对为最低值,此时为PCL碳源释放量与反硝化作用强度的最佳动态平衡点。所以新型填料人工湿地的强化硝化区与强化反硝化区的HRT分别为60min与6h组合时,对污染物的去除效果最佳。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X713
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及目的
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的及意义
    1.2 养猪废水的特征及危害
        1.2.1 养猪废水的特征
        1.2.2 养猪废水的危害
    1.3 养猪废水的处理技术
        1.3.1 生化处理技术
        1.3.2 生态处理技术
    1.4 人工湿地处理技术
        1.4.1 净化机理及主要影响因素
        1.4.2 人工湿地处理养猪废水研究进展
        1.4.3 人工湿地添加固相碳源强化反硝化脱氮的研究进展
    1.5 主要研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 工艺设计与思路
        2.1.1 提高复氧能力
        2.1.2 加强反硝化效果
    2.2 实验材料
        2.2.1 实验填料
        2.2.2 接种污泥与实验用水水质
    2.3 实验装置与运行方法
        2.3.1 PCL填料性能实验
        2.3.2 人工湿地实验
    2.4 试验检测方法与设备
        2.4.1 分析方法
        2.4.2 实验仪器设备
第3章 PCL填料性能研究
    3.1 释碳性能
        3.1.1 实验材料与方法
        3.1.2 实验结果
    3.2 C/N对去除污染物的影响
        3.2.1 试验材料与方法
        3.2.2 脱氮影响
        3.2.3 有机物去除影响
    3.3 HTR对不同C/N条件下去除污染物的影响
        3.3.1 试验材料与方法
        3.3.2 脱氮影响
        3.3.3 有机物去除影响
    3.4 本章小结
第4章 人工湿地处理效果分析
    4.1 人工湿地对污染物的去除效能研究
        4.1.1 氮的去除效果
        4.1.2 有机物的去除效果
        4.1.3 pH的变化
    4.2 单个周期内污染物去除特性研究
        4.2.1 TN的去除
        4.2.2 COD的去除
    4.3 本章小结
第5章 人工湿地处理效能的影响因素
    5.1 实验方法
    5.2 PCL填加量对污染物去除效果的影响
        5.2.1 氮的去除效果
        5.2.2 有机物的去除效果
    5.3 不同HRT条件下污染物的去除效果
        5.3.1 强化硝化区污染物的去除
        5.3.2 强化反硝化区污染物的去除
    5.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2850444