富营养化缓流水体生物膜工艺原位修复效能与强化措施

发布时间：2017-07-31 07:16

  本文关键词：富营养化缓流水体生物膜工艺原位修复效能与强化措施

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【摘要】：富营养化缓流水体是指流动缓慢且出现富营养化现象的河流或湖泊等水体,具有自净能力差、复氧动力不足、自净化困难等特征。浮岛技术是一种水体原位修复技术,因其具有应用灵活,造型美观等优点而得到较为迅速的发展,被广泛的应用于各类水体的修复及造景中。但传统植物浮岛因植物具有明显的生长周期而产生不易管理,净化效果随季节波动明显等缺点。针对该问题,开发了一种不依赖植物的新型浮岛,该浮岛采用生物膜原位修复工艺,结合填料吸附拦截,生物膜净化,强化曝气等技术,以期提高目标污染物的去除效率。针对该工艺,本文主要研究了以下内容：不同功能区组合填料的设计优化；主要工艺运行参数研究；装置的设计与现场运行效果监测等。好氧区填料研究首先进行了有机填料的优化。在所筛选对比的空心球、K3填料、鲍尔环三种有机填料中,空心球具有较好的挂膜能力和富营养化水质的净化能力,且经济性方面相比K3填料具有明显的优势。与COD、氨氮相比,空心球对于总磷的去除效果仅为20%。论文进一步研究了引入无机填料以强化对总磷的去除。在所对比的钢渣、沸石、陶粒、火山岩四种无机填料中,沸石具有较好的吸附除氨能力,钢渣具有较好的吸附除磷能力,并且沸石和钢渣质量比为2：1时吸附性能最好。在研究好氧生物膜工艺的净化效果实验中,好氧条件下以比重1.2g/cm3装填的组合填料的净化效果最优。好氧生物膜工艺的净化效果实验研究结果显示,当HRT=1.4h,COD、氨氮、TN和TP的容积负荷分别为1100、47、54.1、11.8mg/(L填料·d)时,填料的利用率较高。当HRT1.8h,COD、氨氮、TN和TP的容积负荷分别不超过930、34.3、54.1、9.1mg/(L填料·d)时,出出水水质较好,其中COD和氨氮可达地表水Ⅲ类,总氮可达湖泊水质标准Ⅳ类,总磷仅能达到湖泊水质标准的V类。好氧-缺氧生物膜工艺的净化效果实验研究结果显示：(1)缺氧区以比重1.0g/cmm3装填的组合填料的净化效果最优；(2)该工艺较原工艺具有更高的脱氮除磷能力,COD、氨氮、TN和TP的去除率分别提高了10%、9%、21%、5%。在所对比不同的回流比的实验中,回流比为处理水量的60%,该工艺的净化效果最好。采用好氧-缺氧工艺并辅以环流的工艺,COD、氨氮、TN和TP的去除率进一步提高了7%、8%、5%、19%。在研究得出各主要参数的基础上,本文对该装置的曝气系统、填料区、太阳能系统等主要部分及装置的外观进行了设计。完成了装置的制作和组装,成功将该装置安装至宜兴市丁蜀镇m东村的河道中并评估了其对该河流的净化效果。
【关键词】：富营养化 新型浮岛 组合填料 工艺参数
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 课题来源及背景10
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景10
• 1.2 富营养化概述10-14
• 1.2.1 水体富营养化10-11
• 1.2.2 富营养化的危害11
• 1.2.3 太湖富营养化成因11-12
• 1.2.4 治理富营养化的方法12-14
• 1.3 人工浮岛技术14-18
• 1.3.1 人工浮岛技术及其原理14-15
• 1.3.2 人工浮岛技术的发展15-17
• 1.3.3 浮岛填料选择17-18
• 1.3.4 新型浮岛的构思18
• 1.4 论文主要内容18-21
• 1.4.1 研究目的18-19
• 1.4.2 技术路线19
• 1.4.3 研究及设计内容19-21
• 2 实验材料及方法21-31
• 2.1 实验试剂及仪器21-22
• 2.1.1 实验试剂、药品21
• 2.1.2 实验仪器及设备21-22
• 2.2 实验装置及填料22-24
• 2.2.1 实验装置概述22-23
• 2.2.2 实验填料23-24
• 2.3 分析测试方法24-25
• 2.3.1 常规指标分析24
• 2.3.2 生物膜量24
• 2.3.3 比耗氧速率24-25
• 2.4 水样配制方法25
• 2.5 实验方案25-31
• 2.5.1 有机填料筛选及性能研究25-27
• 2.5.2 无机填料筛选及性能研究27
• 2.5.3 组合填料设计及研究27-29
• 2.5.4 工艺参数研究29-31
• 3 好氧生物膜原位修复工艺31-69
• 3.1 有机填料的筛选及影响因素研究31-40
• 3.1.1 有机填料挂膜性能对比31-32
• 3.1.2 污染物去除速率32-33
• 3.1.3 有机填料的工艺经济比选33-34
• 3.1.4 污染物负荷对空心球挂膜及净化效果的影响34-35
• 3.1.5 水温对空心球挂膜的影响35-36
• 3.1.6 DO对空心球挂膜及净化效果的影响36-40
• 3.2 组合填料的设计、优化及其性能研究40-53
• 3.2.1 单种填料吸附性能研究40-44
• 3.2.2 组合填料去除污染物的研究44-45
• 3.2.3 组合填料优化45-51
• 3.2.4 组合填料与单一有机填料性能对比51-53
• 3.3 好氧生物膜工艺参数研究53-67
• 3.3.1 模拟河流流量对出水水质的影响53-61
• 3.3.2 模拟填料区体积对净化效果的影响61-66
• 3.3.3 好氧生物膜原位修复工艺的参数确定66-67
• 本章小结67-69
• 4.好氧-缺氧生物膜原位修复工艺69-88
• 4.1 好氧-缺氧生物膜工艺的提出69
• 4.2 缺氧区组合填料优化69-74
• 4.2.1 缺氧区填料比例优化69-73
• 4.2.2 缺氧区填料挂膜条件对填料挂膜的影响73-74
• 4.3 模拟河流流动对净化效果的影响74-82
• 4.3.1 负荷对好氧-缺氧生物膜工艺净化效果的影响74-77
• 4.3.2 好氧生物膜工艺和好氧-缺氧生物膜工艺的净化效果对比77-81
• 4.3.3 微生物群落分析81-82
• 4.4 好氧-缺氧环流生物膜工艺的净化效果82-86
• 4.4.1 回流比对好氧-缺氧环流生物膜工艺的净化效果的影响82-86
• 4.4.2 两种工艺的净化效果对比86
• 本章小结86-88
• 5 新型原位修复装置对富营养化河流的净化效果88-94
• 5.1 新型原位修复装置说明88-89
• 5.2 生物膜工艺装置设计制作89-90
• 5.3 中试实验设计90-91
• 5.3.1 取样位置90
• 5.3.2 取样方案90-91
• 5.4 浮岛对富营养化河流的净化效果91-93
• 本章小结93-94
• 6 结论94-95
• 参考文献95-101
• 个人简介101-102
• 导师简介102-103
• 个人成果103-104
• 致谢104

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