高负荷地下渗滤系统强化脱氮研究

发布时间：2016-07-15 08:59

第 1 章  绪论

目前，在环境污染治理领域，污水处理主要包括两种技术模式：一种是集中式处理模式，即市政污水主要通过污水管道，将污水收集到污水处理厂，采用常规生物膜法或活性污泥法集中进行处理。集中式污水处理技术具有基建成本和运行管理费用高，需要专门人员运行及管理，最主要的是需要完善的污水收集及运输系统[1]。另一种是分散式处理模式。在疗养院、别墅区、度假村、村镇等分散区域缺少较完善的污水收集与排放管网系统，这些分散区域产生的生活污水比城市污水处理更加困难[2，3]。由于缺少完善的排水系统和污水处理设施，当地居民随意向周环境排放生活污水，导致附近水域出现富营养化、水华等环境问题[4]。 分散式生活污水主要具有以下特点：（1）来源广，面源分布较大，比较难以收集；（2）增长比较快。随着人民生活水平的不断提高，生活方式发生了较大变化，生活污水产量逐年的增加；（3）大部分生活污水有机物较多，可生物降解性较好，生物处理方法为主要去除途径。分散式生活污水具有上述特点，决定了其处理方法须具有常规污水处理方法所不具有的特性：运行和维护成本低，管理简单，动力消耗低，出水水质好，抗水力和污染冲击能力强，污泥处理方法简单易行，最主要的是不需要污水收集排放等管网系统[5，6]。

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第 2 章 地下渗滤改良基质对污染物的去除效果

2.1  实验材料和方法

有机物降解主要发生在覆土层和布水层，依靠土壤等基质过滤吸附作用和微生物降解作用。有机物随着污水进入渗滤系统布水层，首先在尼米槽中汇集，然后在毛细管力的作用下向上爬升，爬升到一定高度，再在重力作用下向下运动。在此过程中有机物被土壤等基质过滤，随之被基质吸附截留，然后被微生物氧化还原分解。污水与基质不断接触过程中，污水中大部分有机物被微生物氧化分解而去除[25]。基质的主要作用为：一方面为污水提供良好的渗滤条件，为污染物的去除提供良好的介质和环境，另一方面，作为载体，可以为植物生长和微生物生长繁殖提供营养[48]。 

2.2  结果与分析

如表 2.5，经过一定时间驯化后，随地下渗滤系统进水 COD 浓度波动，  1#、2#、3#和 4#系统出水 COD 浓度发生一定的波动，最终比较均稳定且小于 40mg/L，出水均已达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级 A 标准；其中，1#、2#、3#和 4#系统去除率均在在 80%以上。1#系统出水效果最差，出水 COD均值为 23.15 mg/L  ，去除率均值为 80.37%，分别比 2#、3#和 4#系统分别低 7.47%、8.07%、5.35%；3#系统出水效果最好，出水 COD 均值为 13.56 mg/L，去除率均值为 88.45%，较高于 2#和 4#系统。

第 3 章  改进型地下渗滤系统对污染物去除效果 ........ 31 

3.1  实验材料和方法 .................. 31
3.2  结果与分析 ........ 33
3.3  本章小结 ................... 37 
第 4 章  地下渗滤运行参数的优化及其对污染物去除效果的影响 ...... 39 
4.1  实验材料和方法 ......... 40
4.2   结果与分析 .......... 42
第 5 章  地下渗滤在高浓度含氮废水处理中的应用 ........... 55 
5.1  养猪废水简介 ................ 55 
5.2  实验材料和方法 ................ 57
5.3  结果与分析 .................... 58

第 5 章 地下渗滤在高浓度含氮废水处理中的应用 

5.1  养猪废水简介 

养猪废水具有排放量大，有机物和氨氮含量高，悬浮物较高，臭味大，冲击负荷强，处理较难等特点[92]。资料显示，养殖业产生的废物总量是工业固体废弃总量的2.4倍，COD的产量也远大于生活污水和工业废水COD总量之和[93]。目前，随着养猪业的发展，猪场排出废水已经逐渐成为国内某些地区的主要污染源。大量养猪废水排入到江河湖等库中，消耗了水中大量溶解氧，导致水质变黑、变臭；污水中携带的大量氮磷等营养物质导致水体发生富营养化，造成水体中鱼类等水生生物死亡，甚至引起水体丧失灌溉、景观等功能。随着我国养猪业的不断快速发展，养猪废水终会成为一个越来越重要的污染源，治理养猪废水已经迫在眉睫。 目前，处理养殖废水主要包括三种模式[93，94]，见表 5.1：

5.2  实验材料和方法

供试水样为沈阳市东陵区林凤畜牧养殖场蓄积池污水见图5.1，其是养猪废水、生活污水、雨水的混合废水，经若干天沉淀后采集上清液，由于采集时间是 6 月份初，天气较热，冲刷猪舍污水较多，，外加较多的降水，污染物浓度低于常规养猪废水，其主要水质指标见表 5.2. 地下渗滤应用范围主要集中在处理分散生活污水，包括农村、别墅区、高速公路服务区、旅游区等比较分散区域内的生活污水。目前，随着研究不断深入，地下渗滤开始逐渐应用到其他行业废水或者污水中。洪翩翩[89]研究地下渗滤系统处理地表水中的五价砷表明，改造后的地下渗滤对低浓度的五价砷具有较好的处理效果，地下渗滤对低浓度砷废水去除有较好的应用前景。王绍春等[90]将地下渗滤应用到园林景观水修复中，结果表明，地下渗滤可以明显的去除景观水中氮、高锰酸盐等物质，提高景观水水质，并且受外界条件影响较小。还有研究者分别将地下渗滤应用到污染的河水和其他废水[62，91]。上述研究表明地下渗滤可以应用到其他行业废水当中，但很少有将地下渗滤应用到高浓度的含氮废水，本章以养猪废水为例，验证地下渗滤应用到高浓度含氮废水中的可行性。
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第 6 章 结论与建议

本文围绕高负荷地下渗滤系统强化脱氮问题，通过阅读大量文献，分析了脱氮机理及其影响脱氮因素，重点研究基质改良、系统结构改进以及运行参数优化等内容，搭建了地下渗滤模拟装置与平台；在高负荷条件下运行实验装置，考察高负荷条件下地下渗滤系统的脱氮效果，并将地下渗滤应用于养猪废水处理过程，得出如下结论： （1）在高水力负荷条件下，通过基质改良研制了一种强化地下渗滤系统脱氮效果的生物基质，主要包括草甸棕壤、沙子、活性污泥，煤渣，膨润土，稻壳，并按照一定的比例混合而成。渗滤系统床体覆土层为草甸棕壤，布水层为草甸棕壤、活性污泥、煤渣和膨润土（体积比 5:1:3:1）混合物，渗滤层为草甸棕壤、砂子、稻壳和煤渣（5:1:1:3）混合物，该渗滤系统脱氮除率较高；相对未添加膨润土的地下渗滤，添加膨润土对 COD、TP、NH4+-N 和 TN 的去除分别提高了 7.47%、2.24%、12.41%和 7.41%，添加稻壳可以使系统总氮去除率比未添加稻壳的系统提高了 4.07%，且出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级 A 标准。

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参考文献（略）

本文编号：71472