ABR-复合型人工湿地组合工艺处理农村生活污水的研究

发布时间：2020-01-30 00:27

【摘要】：近年来,城镇生活污水大都进入了城镇生活污水处理厂。但是在广大的农村地区,由于地形地势条件复杂、经济发展滞后、居住分散、污水收集困难等一系列原因,导致与之配套的污水处理基础设施不健全,甚至是处于空白地带。倘若农村生活污水未经处理便直接排放,就会引发严重的生态环境问题,因而解决农村生活污水直排问题是一个迫切的现实需要。但是,当前相对成熟的污水处理技术却不能完全适用于多数农村地区的现实状况。本文基于农村生活污水单日排放量较小、污染负荷较低以及早中晚间歇性排放等特点,设计了ABR-复合型人工湿地组合工艺处理农村生活污水。首先,通过对无烟煤、煤渣、生物陶粒、砂岩及页岩砖渣五种基质填料进行吸附除磷性能研究,以掌握影响基质发挥吸附效能的控制性因素及其相关参数。其次,构建厌氧折流板反应器(ABR)及页岩砖渣(YYZZ)、火山岩(HSY)、生物陶粒(SWTL)与无烟煤(WYM)等四类垂直流人工湿地,然后,通过调节低、中、高三种进水污染物负荷以及控制污染物的水力停留时间(HRT)来研究各级污水处理单元在挂膜期、运行期对于农村生活污水的处理效能。最后,搭建表面流人工湿地(SFW)与潜流人工湿地(SSFW)作为农村生活污水的二级处理单元,对污水再次进行深度脱氮除磷处理。其具体实验结果如下:(1)通过等温吸附拟合发现,Langmuir等温吸附方程适合描述煤渣及生物陶粒,而Freundlich等温吸附方程适合描述无烟煤、砂岩及页岩砖渣。五种基质中煤渣的理论饱和吸附量(Qm)最大,为1212.34 mg/kg,其次是砂岩、无烟煤与页岩砖渣,而生物陶粒的理论饱和吸附量相对较小,为405 mg/kg。溶液初始浓度、基质粒级与用量、溶液酸碱度、有机物类型及其浓度和无机阴离子等控制因素均会影响基质对于污水中氮磷元素的吸附去除效果。五种基质所吸附磷素量随着溶液初始浓度递增而逐渐增大;其中1 mm粒级的煤渣、生物陶粒页岩砖渣及5 mm粒级的无烟煤与砂岩吸附磷效果最好;当生物陶粒、页岩砖渣煤渣、无烟煤及砂岩的固液比为4 g/50 ml时,其吸磷效率明显提高,分别达到96%、95.6%、95.2%、57%与51%的水平,而继续提高固液比,相应吸磷率则没有明显变化;溶液pH在5~10范围递增时,对生物陶粒、砂岩及页岩砖渣的吸附除磷无显著影响,却明显抑制了无烟煤与煤渣的吸附性能;葡萄糖、腐殖酸、草酸及柠檬酸等有机质抑制了基质吸附除磷,且随着有机质浓度递增,其抑制效果愈加明显,但是葡萄糖、草酸及柠檬酸浓度的递增却促进了砂岩基质吸附磷量,净增量达到120mg/kg;NO3-及SO42-等无机阴离子对无烟煤、煤渣及砂岩吸附除磷性能有一定影响,但Cl-、HCO3-及混合阴离子对五种基质的吸磷率则无明显影响。(2)挂膜阶段ABR进水中COD、TN、NH4+-N、TP分别在137~298 mg/L、12.3~33.5 mg/L、7.3~11.8 mg/L与3.8~14 mg/L的范围内递增,到第15~20 d时挂膜成功,即使高负荷进水,其去除率也分别稳定在36%、10%、24%、18%;而四类垂直流人工湿地进水中COD、TN、NH4+-N、TP分别在71~180 mg/L、8~30.5 mg/L、6~16 mg/L、4.2~7.8 mg/L的范围,到挂膜后期,SWTL与HSY对COD的去除率较好,达到80%以上,而WYM对于TN与NH4+-N的去除率则相对较低,在40%~50%范围,YYZZ则对TP的去除率介于其间,在65%上下。调控研究阶段,控制污水在ABR内的HRT为8、12、24 h及进水中污染物负荷(低、中、高),发现HRT为12h与24h时,其出水中COD、TN、TP的去除率分别为36%、11%、19%与45%、10%、20%,而出水中NH4+-N含量没有减少反而增加,其增加率分别为9.5%与8.6%;另外,随着进水中污染物负荷递增其出水中COD、TN、TP的去除率有所下降,最后其平均去除率分别稳定在30%、11%、19%,而NH4+-N含量增加率在13.2%~22%的范围。YYZZ、HSY、SWTL及WYM四类垂直流人工湿地随着进水中污染物负荷提高,相应的污染物去除率有所下降。而即使高污染然负荷下,四类湿地系统对COD、TN、NH4+-N、TP的最低去除率也达到57%、34%、75%、40%,而NO3--N的含量明显增加,增长率高达480%。(3)挂膜阶段表面流人工湿地与潜流人工湿地两级系统进水中COD、TN、NH4+-N、NO3--N及TP的含量分别处于98~196 mg/L、8.7~31.7 mg/L、4.8~15.7mg/L、0.5~4.8 mg/L与2.9~5.6 mg/L的区间。而挂膜后期其出水中污染物所对应的去除率有所下降,但是相应的去除率比较稳定,波幅较小分别保持在85%、65%、90%、92%及75%上下。调控研究阶段控制污水在湿地内的HRT为4、8、12h时,而当HRT为8 h时,两级人工湿地系统对于COD、TN、NH4+-N、NO3--N及TP的综合平均去除率分别为87%、98%、68%、98%与92%。另外,进水中COD、TN、NH4+-N及TP的含量在225~445 mg/L、24~37 mg/L、8.3~16.2 mg/L与4~8.9 mg/L范围时,其污染物去除率仍保持在80%、55%、81%与75%的水平;同时,NO3--N的去除率保持在60%以上,说明硝酸盐发生反硝化作用脱氮效果明显,其出水水质能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标。
【图文】：

技术路线图,技术路线,污水,吸附除磷

第 2 章引言2.3 技术路线ABR-复合型人工湿地组合工艺处理农村生活污水的研究基础资料查阅、收集、整理及归纳制定实验设计ABR-垂直流人工湿地处理农村生活污水基质吸附除磷性能研究组合人工湿地处理农村生活污水3#4#6#5#表面流人工

组合工艺,浮球,挂膜,塑料

图 3-1ABR-垂直流人工湿地组合工艺构建Fig3-1 The integrated process of theABR-Vertical Flow Constructed Wetland3.5.1 厌氧折流板反应器挂膜采用活性污泥浸泡法使空心塑料浮球挂膜，采集适量污水处理厂沉淀池的活性污泥在200L的塑料箱中厌氧培养一段时间后，将体积约为100L的塑料浮球浸泡在该活性污泥之中继续培养24h，使塑料浮球内的火山岩表面（或塑料条）及内部空隙之间形成一层涟漪，且塑料球体表面整体呈现浅黄色。之后将塑料浮球置于厌氧反应器内不同格室，加入活性污泥继续培养24h，从而使ABR反应器完成预挂膜过程。最后在试验运行前期阶段（第1～20d），以一定浓度的生活污水通过反应器，，促使反应器内折流板、塑料浮球及不同格室形成相应的微生物膜及优势菌群，并最终完成挂膜。3.5.2 垂直流人工湿地挂膜选取直径0.3 m，高1.15 m有机玻璃柱作为本次试验的垂直流人工湿地，柱体封底，但是底板上开孔直径为0. 5 mm，每个小孔之间的间距为1 cm。首先在玻璃
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X799.3

【参考文献】