芦苇床生态稳定污泥的效果与作用机理研究

发布时间：2020-05-12 02:55

【摘要】：目前,污水处理过程中产生的剩余污泥的处理与处置已成为业内急待解决的问题。为了有效解决这一难题,本文开展了芦苇床对污泥的稳定效能与作用机理的研究,旨在揭示污泥稳定化进程中污染物质的迁移转化规律。试验在3个污泥干化床中进行。I床为传统污泥干化床,未种植植物以作为对照床；Ⅱ床和Ⅲ床为芦苇床,种植湿地植物芦苇。Ⅰ床和Ⅱ床设置通风结构,通过穿孔管与大气相连通。试验共进行了3年,前两年为污泥负荷期,第三年为自然稳定期。两年期间进泥总厚度为8.4 m,污泥负荷平均值为41.3kg(TSS)/(m2·a)。研究结果表明,污泥干化芦苇床去除污泥渗滤液COD较传统干化床更有效；三个床体中都发生了脱氮作用,其中Ⅲ床获得了最高的全氮去除率30.38%；芦苇床对污泥中有机质、氮和磷的去除效果优于传统干化床；通气有利于污泥中有机质和氮素的转化和去除；污泥干化床和芦苇床中污泥PAHs含量随着污泥稳定时间的延长呈明显下降趋势。干化床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为4.161、3.543和3.118mg/kg(DW),对应的去除率分别为6.91%、37.77%和45.23%；芦苇床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为2.722、1.648和1.218mg/kg(DW),相应的去除率分别为52.18%、71.05%和78.60%；与传统的干化床比较,芦苇床对污泥中PAHs的去除效率平均高出29.86个百分点,去除的PAHs中以2-3环芳烃为主。与此同时,受试芦苇对污泥中的PAHs产生了明显的富集作用,试验运行到第二年的9月、10月和11月时,取污泥干化芦苇床中的芦苇样品进行检测,发现芦苇的根、茎、叶内PAHs含量呈逐月升高趋势；运行至第三年11月时,芦苇的根、茎、叶中所含PAHs的总量分别为7.642、7.713、7.946 mg/kg(DW),相对原生芦苇的PAHs含量分别提高了8.50、3.52和3.08倍,且以低环PAHs为主。芦苇中PAHs的含量与植物含脂率具有显著的正相关关系。污泥干化芦苇床对有机物的去除途径分类如下：难溶性有机物可通过过滤、沉降和植物拦截作用去除,被截留的难溶性有机物会被微生物加以利用；可溶性有机物则通过基质的吸附作用和植物的吸收以及微生物的新陈代谢过程被去除。当有机物不足以提供微生物维持生命所需能量时,微生物通过内源消化进行代谢活动,并进而降低污泥的有机质含量。芦苇对污泥中PAHs的循环发挥了重要作用。PAHs可以被芦苇通过根系从土壤中吸收,然后再向茎、叶转移。在此过程中污泥中的脂溶性PAHs会更多地释放出来,即PAHs的可提供性升高,为PAHs的降解转化提供了条件。污泥干化芦苇床生态系统对全磷的去除作用有过滤、填料吸附、植物吸收、沉淀、物理化学作用及微生物去除作用。其中主要的去除途径是吸附和沉淀。芦苇床对氮素的去除作用包括挥发、氨化作用、硝化作用、反硝化作用、植物的吸收以及基质吸附等。本论文的研究结果证明了芦苇床技术对污泥稳定的有效性,为该技术的推广应用提供了科学依据。
【图文】：

污泥干化,污泥脱水,污泥层,适用于

－？■逡逑—ＩＩ＂逡逑图１．１污泥干化芦冿床系统逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｒｅｅｄ邋ｂｅｄ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｕｓｅｄ邋ｆｏｒ邋ｄｒｙｉｎｇ邋ｓｌｕｄｇｅ逡逑另外，在间歇期间，积存泥表面形成的一层干化膜会因植物的生长运动而开裂，图逡逑１．２所示的长春第３污水处理厂污泥生态稳定化试验情况就是其中的１个典型例子。通逡逑常植物生长所导致的污泥层表面破裂，会减少较大裂缝的数量，增加中小裂缝的数量。逡逑污泥层的破裂加快了水分的蒸发和氧的转移。这样促进了污泥床层有更为均匀的孔隙，逡逑并且有利于底层污泥的矿化。通过植物将氧气从大气传输到根系，再加上在污泥层的很逡逑多区域，氧气通过表层污泥的裂缝为填料层创造了好氧条件，能够促进好氧微生物生长，逡逑最终可Ｗ提高污泥矿化的效率Ｐ９１。逡逑正常运行期间，芦幸床中的污泥层高度增长速度是相对稳定的。当污泥层厚度接近逡逑１０逡逑

生长情况,月份,污泥床

邋芦幸床ＩＩ邋芦韦床ＩＩＩ逡逑图２．３第２年６月份芦幸生长情况逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｒｅｅｄ邋ｇｒｏｗｔｈ邋ｉｎ邋Ｊｕｎｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｅｃｏｎｄ邋ｙｅａｒ逡逑姦圆W逡逑污泥床Ｉ邋芦冿床ＩＩ邋芦冿床ＩＩＩ逡逑图２．４第２年１０月份芦苹生长情况逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｒｅｅｄ邋ｇｒｏｗｔｈ邋ｉｎ邋Ｏｃｔｏｂｅｒ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｅｃｏｎｄ邋ｙｅａｒ逡逑２０逡逑
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703

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