粉煤灰介质渗滤系统对城市非点源污染物的处理效果与机理研究

发布时间：2017-10-25 17:25

  本文关键词：粉煤灰介质渗滤系统对城市非点源污染物的处理效果与机理研究

  更多相关文章： 城市非点源 渗滤实验 粉煤灰 吸附动力学 氮磷

【摘要】：粉煤灰是燃煤电厂、冶炼等行业中高温燃煤后形成的产物,也是我国产量最大的固体废物之一。粉煤灰为多孔结构,具有较大比表面积,被广泛用于废水处理。近些年,城市非点源污染日渐严重,已对人类生活生产造成影响。本文提出用粉煤灰渗滤系统对城市非点源污染进行处理。不仅能减少过量的粉煤灰堆积对环境造成的影响,还可以达到以废治废的效果。通过对国内外雨水径流雨水负荷统计分析,确定雨水径流污染物及负荷,并进行室内人工土渗滤系统对人工配制雨水处理研究,验证了以粉煤灰为填料的人工土渗滤系统对雨水径流污染处理的可行性,探讨了主要污染物的去除规律。主要内容如下：1.对粉煤灰的理化性质进行了表征,结果显示实验用粉煤灰主要矿物成分是玻璃态Si02、莫来石(Al6Si2O13),pH在8.10左右,颗粒密度在1.7-2.2g/cm3之间波动,平均密度为1.918 g/cm3,粒径在0.01-0.1 mm之间,比表面积在0.3-0.6 m2/g之间。2.对粉煤灰的吸附动力学特征进行了研究,实验表明粉煤灰对磷的吸附等温线符合Linear模型,对氨氮的吸附等温线不符合任何模型,氮磷的吸附动力学均可用二级动力学方程描述。通过方程拟合可知,粉煤灰对磷酸盐和氨氮的吸附平衡时间分别为6h和3 h。粉煤灰能够保证在较短的时间内完成对氨氮和磷的去除。3.进行室内渗滤装置模拟试验,利用人工配置雨水进行了去除效率及机理的研究,初期运行结果表明TOC、TN、氨氮和TP浓度分别降低了90%、40%、90%和80%,符合雨水控制实践要求。对雨水中主要污染物有机物、氮、磷的去除规律中发现,系统对有机物和磷的去除表现为上层去除率较高往下则逐渐衰减。由于系统运行时间70天,且在此期间微生物的作用效应没有得以充分体现,而主要以吸附过程为主但可以证实粉煤灰可以作为渗率介质。4.在渗滤系统中,有机物、氨氮、磷的去除主要发生在渗滤表层0-10 cm,TN的去除主要在0-40 cm之间。从优化设计上来看,渗滤装置的设计高度可一定程度上减少,同时可降低工程造价。另一方面,考虑到粉煤灰对磷酸盐和氨的吸附平衡时间较短(磷酸盐需6 h、氨氮需3 h),渗滤系统的水力停留时间可由2天改为1天。但微生物和植物对渗滤系统的影响需要进一步加以深入研究,因为随着运行时间的延长和微生物效应的体现,其对污染物的去除效果特别是对氮的去除有较大的提高空间,在此基础上可以进一步优化设计并确定合理的运行参数。
【关键词】：城市非点源 渗滤实验 粉煤灰 吸附动力学 氮磷
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;X705
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 1. 绪论15-31
• 1.1 非点源、城市非点源污染简介15-16
• 1.2 城市非点源污染负荷特征分析16-23
• 1.2.1 城市非点源污染物来源16
• 1.2.2 城市雨水径流污染物种类16-18
• 1.2.3 城市非点源污染特征18
• 1.2.4 典型下垫面雨水径流污染特征分析18-23
• 1.3 非点源污染处理工艺与特征分析23-28
• 1.3.1 非工程措施23
• 1.3.2 工程措施23-27
• 1.3.3 人工土渗滤系统27-28
• 1.3.4 渗滤填料的选择研究28
• 1.4 研究意义28-31
• 2. 研究内容及方法31-41
• 2.1 研究内容31
• 2.2 技术路线31-32
• 2.3 研究方法32-41
• 2.3.1 粉煤灰介质特征分析方法32-33
• 2.3.2 粉煤灰N、P的吸附动力学研究方法33-36
• 2.3.3 粉煤灰渗滤系统处理雨水室内模拟实验方法36-40
• 2.3.4 数据分析和处理40-41
• 3. 粉煤灰介质特征及其对N、P污染物的吸附潜能研究41-51
• 3.1 粉煤灰介质特征41-42
• 3.2 粉煤灰磷组成及形态结果分析42-43
• 3.3 N、P的吸附动力学研究43-49
• 3.3.1 等温吸附结果分析43-45
• 3.3.2 吸附动力学结果分析45-49
• 3.4 本章小结49-51
• 4 粉煤灰渗滤系统处理雨水室内模拟实验51-67
• 4.1 粉煤灰渗滤系统中有机物去除规律研究51-53
• 4.2 粉煤灰渗滤系统对氮的去除效果及去除规律研究53-61
• 4.2.1 总氮的去除效果53-55
• 4.2.2 氨氮的去除效果55-56
• 4.2.3 亚硝氮的去除56-57
• 4.2.4 硝氮的去除57-59
• 4.2.5 氮去除规律分析59-61
• 4.3 人工土渗滤系统对磷的去除效果及去除规律研究61-64
• 4.4 滤床的高度以及水力停留时间64
• 4.5 本章小结64-67
• 结论67-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-77
• 作者简介77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 武俊良;任玉芬;王雪梅;王效科;陈利顶;刘刚才;;城市道路径流的排污特征[J];环境科学;2015年10期

2 杨龙;孙长虹;王旭;范清;刘桂中;;不同屋面类型径流污染特征研究[J];环境科学与管理;2014年12期

3 张千千;李向全;王效科;万五星;欧阳志云;;城市路面降雨径流污染特征及源解析的研究进展[J];生态环境学报;2014年02期

4 王建龙;车伍;李俊奇;;城市雨水径流中颗粒物冲刷迁移规律研究进展[J];中国给水排水;2012年24期

5 郑国臣;范晓娜;李云鹏;李环;张继民;彭俊;钱宁;;我国人工湿地研究进展及在寒冷地区的应用[J];东北水利水电;2012年11期

6 何丽君;马邕文;万金泉;李东亚;王艳;;新型人工湿地对工业区降雨径流的净化研究[J];环境科学;2012年03期

7 彭喜花;马喜君;刘雪梅;潘进文;;改性粉煤灰处理低浓度含磷废水的研究[J];环境污染与防治;2012年01期

8 王大卫;刘翔;;粉煤灰合成沸石去除城市暴雨径流中氨氮[J];环境工程学报;2012年01期

9 陈莹;赵剑强;胡博;;西安市城市主干道路面径流污染特征研究[J];中国环境科学;2011年05期

10 李英华;李海波;孙铁珩;王鑫;;干湿交替运行对地下渗滤系统脱氮效果的影响[J];生态学杂志;2010年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘家宝;人工快速渗滤系统污染物去除机理及其处理效果研究[D];中国地质大学（北京）;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭林松;基于低影响开发模式的城市排水系统改造策略研究[D];南昌大学;2014年

2 孙鹏飞;淮北南湖沉积物中磷迁移转化的过程研究[D];安徽理工大学;2014年

3 敬丹丹;人工湿地净化城镇降雨径流面源污染的特征及微生物多样性研究[D];华南理工大学;2014年

4 王甜甜;扬州市屋面雨水径流水质分析及处理试验研究[D];扬州大学;2013年

5 黄晨哲;城市雨水人工土壤渗滤技术实验与应用研究[D];北京建筑大学;2012年

6 雷雨;基于低影响开发模式的城市雨水控制利用技术体系研究[D];长安大学;2012年

7 祁莹莹;城市降雨径流氮污染特征与生态箱净水技术研究[D];华东师范大学;2012年

8 何淼淼;激励建造绿色屋顶的政策研究[D];华中科技大学;2012年

9 王峰;四种矿物材料改性除磷的研究[D];南京大学;2011年

10 黄江胜;改性茶叶对工业废水的吸附性能研究[D];安徽工程大学;2010年

，

本文编号：1094744