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BAF强化人工湿地工艺处理生活污水试验研究

韩晓丽  
【摘要】: 人工湿地技术作为一种生态的污水处理方式,以其廉价、易于管理、具有良好环境效益的优势得到广泛的应用,当前人工湿地的主要问题是系统的脱氮能力差,尤其是硝化反应率低。曝气生物滤池在废水处理上已得到较多的应用,该工艺有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、能耗及运行成本低,同时该工艺对有机物和氨氮处理效果较好,出水水质较好,主要用于微污染水、生活污水、预处理水等的深度处理上。本课题提出了BAF强化人工湿地处理生活污水工艺和灰漠土作为人工湿地基质填料,解决湿地硝化能力差以及氮、磷污染物去除效率低的难题,为湿地的广泛应用提供技术支持。 本课题主要包括以下研究内容:①潜流人工湿地处理生活污水的试验研究;②BAF处理生活污水的试验研究;③强化工艺处理生活污水的试验研究;④强化工艺污染物反应动力学研究。通过研究得出以下结论: (1)湿地对污染物的去除效果随着运行水位的升高而提高,在本试验条件下,湿地运行水位在65cm处污染物去除效果优于其他水位,适于本试验湿地的水力负荷为0.8×10-2m3/(m2·h)。相同条件下,垂直流人工湿地污染物去除效果高于水平流湿地10%左右,说明垂直流在去除效果上具有优势。 (2)pH值是硝化过程的重要影响参数,适于本试验的pH值为9.0左右。COD/N对湿地COD的去除效果影响较小,而对对氨氮的去除效果影响则较大。复合湿地对污染物的去除效果较稳定,对COD平均去除率为75.93%,出水浓度主要受进水浓度影响;对氨氮的平均去除率为25.05%,对总氮的去除率总体不高,平均去除率为26.44%;对TP的平均去除率为74.14%。 (3)Langmuir等温方程比Freudlich等温方程能更好地拟合基质对磷的等温吸附效果,灰漠土对磷的理论饱和吸附量(G0)为688.18mg/kg,炉渣对磷的理论饱和吸附量(G0)为521.58mg/kg。基质对磷的吸附量均随溶液pH值的增加而增加,在酸性或弱碱性环境下,基质对磷的吸附量随pH值的变化较缓慢,在碱性环境下,基质对磷的吸附量随pH值升高迅速增加。同时,溶液中阴离子的存在削弱基质对磷吸附效果,阳离子存在可增强基质对磷吸附效果。 (4)气水比和水力负荷是影响BAF处理效果的主要因素,气水比为3:1及水力负荷1.28m3/(m2·h)运行条件下,既可保持BAF对有机物和氨氮的有效去除,又不浪费动力消耗。BAF作为单独处理单元对有机物和氨氮的去除率分别达到65.43%和69.25%,但对TN和TP的去除效果不太理想,分别为9.97%和10.41%。 (5)强化工艺对各污染物的去除效率较BAF及人工湿地工艺单独工艺均有提高,其中对氨氮与总氮的提高幅度较大,主要是因为强化工艺发挥了各单独工艺在处理不同形态氮素污染物上的优势,并采用了合理的组合方式,使两种处理工艺实现了优势互补,实现污染物的有效去除。 (6)对污染物沿程形态的研究表明污染物变化规律各有差异。COD在湿地中呈现沿程递减规律,且湿地前段对有机污染物的去除占主导作用。湿地中前1/2段是氨氮去除起主导作用,但水平流湿地后段氨氮浓度出现小幅回升,这可能是因为相对于水平流来说垂直流湿地中污染物更容易向下转移流出,而水平潜流湿地不容易直接流出,导致在湿地后端有机氮的分解释放,氨氮浓度回升。 (7)建立了强化系统污染物去除动力学模型,通过与实测数据的对比,验证了建立模型对系统出水COD、氨氮和总氮模拟的有效性,其理想模拟分别为65%、80%和100%。通过模拟结果的对比,证实了模型对系统的模拟效果,但建立的模型仍不具有工程设计功能,有待进一步研究以期完善。 综上所述,BAF强化人工湿地处理工艺的特征在于将BAF组成的硝化段和潜流湿地组成的反硝化段进行整合,污水首先通过配水系统进入BAF,通过曝气去除有机物及强化硝化作用,最后流经潜流湿地中进行反硝化作用,实现氮的高效去除。


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