收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生态土壤系统对生活污水的处理效能及氮循环过程研究

王延华  
【摘要】:随着氮素污染的加剧和人们环境意识的增强,废水脱氮技术已引起世界各国的普遍关注。传统的废水脱氮技术大多存在诸如脱氮效率低、能耗大、基建投资高等缺点。近年来,国内外研究者积极开展高效脱氮“人工处理与自然处理并行”的生物―生态型废水处理新工艺的研发,其中生态土壤系统受到广泛关注。虽然在填料选择、系统设计、作物筛选及过程模拟等方面开展了大量的工作,但对于系统氮循环的动力学模型、N2O通量与氮素去除的相关性以及一些反应过程的机理还不太明确,需要进一步细致的研究。此外,生态土壤系统在实际运行的稳定性、可靠性及处理效率等方面还有待提高。 本论文系统地研究了氮素的动力学行为、氨氧化菌分布特性及N2O通量。对比了芦苇、茭白和香蒲的栽种方式对系统污染物处理效能的影响,分析了N2O的产生机理及与氮素去除的相关性,建立了氮循环四维动力系统模型,并应用于生态土壤系统的设计和运行管理。在此基础上,建成了一定处理规模的生态土壤生活污水处理示范工程,并对其处理效能进行了考察。 小试研究基质采用砾石和河沙,结果表明,植物生长期的TN去除率:单独栽种,芦苇床茭白床和香蒲床;混栽情况下,P1(香蒲、茭白、芦苇)床P3(茭白、芦苇)床P2(香蒲、芦苇)床。植物床脱氮效率高于无植物床。芦苇床的氮循环过程研究结果表明,微生物作用是系统脱氮的主要途径,氮循环过程存在明显的季节差异:植物枯萎期,53%~80%的氮流出系统,植物生长期,进水所有形态的氮都参与了循环过程。数值模拟也有类似的变化趋势。N2O通量研究表明,生态土壤系统N2O排放通量受到季节、植物种类及栽种方式和进水负荷变化的影响。N2O-N转化率在0.2%~1.26%范围,对脱氮效率的贡献很小。比较单独栽种植物床,茭白床N2O排放量最大,排放峰值为2.2mg/m2/h。水生植物生长期,N2O排放量与进水负荷呈显著正相关。比较三种混栽系统,N2O年均排放通量的顺序为P1(香蒲、茭白、芦苇)床P3(茭白、芦苇)床P2(香蒲、芦苇)床。这表明茭白能够刺激N2O的排放。为了优化生态土壤污水处理技术,本研究运用多元线性回归手段,建立生态土壤系统的N2O通量预报模型。结果表明,混栽生态土壤系统模型拟合程度较好,所得的回归方程能够用来预报。在控制N2O排放方面,水温、系统排水量、水生植物种类、出水NH4+-N和TN浓度是生态土壤系统N2O通量的显著相关因子。 FISH实验结果表明,植物生长期,氨氧化菌(AOB)主要分布在植物根区,数量是枯萎期的10~30倍。生态土壤系统ORP研究表明,系统表层ORP值较大,处于好氧状态,但是NH4+-N含量低,这是表层AOB数量少的重要原因。潜流式生态土壤系统在植物根区之下的基质部分缺少氧气,使得该区厌氧微生物活跃,不利于AOB的生长和增值,故而根区以下AOB数量呈递减趋势。可见,环境因素诸如ORP值和NH4+-N浓度影响AOB在生态土壤系统基质中的分布。而植物根系的发达状况对释氧能力影响很大,同时影响了AOB的空间分布。无植物床AOB数量明显低于植物床。生态土壤系统进水负荷低时,单独栽种和混栽系统,茭白的根际效应对AOB的影响均强于芦苇和香蒲,表明茭白根际环境更有利于AOB的生长,从而刺激硝化反应。生态土壤系统AOB的空间分布特性与系统N2O排放量结果相呼应,说明硝化作用可能对于N2O产生起到关键作用。 现场示范工程以小试研究结果为依据,构建土壤–微生物–植物生态土壤系统处理太湖流域分散型村镇生活污水。为提高系统的复氧效率,采用的方法主要有三种:一,确立最佳渗滤介质配比。根据实地情况,选用河沙、炭化稻壳、炉渣、堆肥作为太湖夜潮土改良材料,并按一定的比例填充到生态土壤装置中,以改善土壤的通气透水性,得到适当的渗透速率和良好的团粒结构,为微生物提供有利的生存环境;二,利用植物的根系对系统内部进行复氧。在实际应用中,根据效果成本最优化原则,或混栽或单独栽种当地农作物,四季长青;三,采用竖管复氧的方式。示范工程采用地埋式结构,在布水管和集水管末端,与之水平的方向上设置导气管,通过导气管与地表相通,由自然供气复氧。现场示范工程的运行结果表明,BOD5、TN、TP和SS去除率分别为96%、78.6%、91.9%和97.5%以上,每年削减氮污染物:1.098×103 kg;磷污染物:69 kg。出水AGP试验表明,某污水处理厂出水的羊角月牙藻最大增值潜能高于本研究示范工程出水,说明生态工程处理系统对于预防水体藻类爆发具有优势。 本研究采用分散规划的方法,构建地埋式生态土壤系统就地处理生活污水,是一项高效、低成本和免管理的生态处理工艺。此工艺的研究将大幅度提高农村生活污水处理的进程。对于合理设计和推广生态土壤系统在不同地区和条件下的应用具有重要的示范效应和借鉴价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 霍保全;曾现来;裴鹬;;硝化液回流比对悬浮载体流化床TN去除效能的影响[J];工业安全与环保;2009年10期
2 詹鹏;王湘英;朱建林;高华生;李小明;;梯田式人工湿地处理生活污水的初步研究[J];水资源保护;2008年01期
3 蒋祖斌,何平,余世东,文晓华;生活小区生活污水除磷脱氮工艺改进研究[J];四川环境;2003年04期
4 姜苏,周集体,郭海燕,张志勇;一体化A/O生物膜法处理生活污水[J];中国给水排水;2004年05期
5 金培涛;陈辅利;孟飞;谭丽莉;;用复合式膜生物反应器脱氮除磷的试验研究[J];大连水产学院学报;2005年04期
6 万田英;李多松;;MBBR工艺及其运行中易出现问题的探讨[J];电力环境保护;2006年01期
7 庞金钊;彭旻珺;;分点进水强化硝化反应的研究[J];天津工业大学学报;2010年06期
8 张胜;徐巍;刘钢潮;李彦峰;;单级膜生物反应器处理生活污水的研究[J];净水技术;2006年02期
9 高蓉菁;闵毅梅;;厌氧滤床-接触氧化工艺净化槽处理太湖流域分散性生活污水的可行性研究[J];环境工程学报;2007年11期
10 王建龙;彭永臻;王淑莹;高永青;刘莹;;复合生物反应器亚硝酸型同步硝化反硝化[J];北京工业大学学报;2007年12期
11 赵晨红;彭永臻;王淑莹;;进水碳磷比对UniFed SBR工艺性能的影响[J];现代化工;2008年01期
12 王建国;;焦化废水处理研究进展[J];广东化工;2010年05期
13 王里奥;新型低动力生化装置处理生活污水的研究[J];矿业安全与环保;2000年05期
14 林衍,朱金秀;应用生态土壤深度处理技术脱氮除磷的研究[J];西安科技大学学报;2005年01期
15 于鹏飞;张兴文;秦伟杰;曲艳迪;;内循环移动床生物膜反应器的研究与应用[J];环境科学与技术;2008年11期
16 高大文;安瑞;陶彧;付源;任南琪;;有机负荷对缺氧-好氧MBR系统的影响[J];哈尔滨工业大学学报;2010年06期
17 宋茂成;钱茜;王玉秋;;微污染水脱氮除磷工艺浅析[J];环境科学与管理;2011年07期
18 刘云雪;吴建平;高建磊;;污泥回流比对A~2/O工艺脱氮除磷效果的影响[J];工业用水与废水;2011年04期
19 王建龙;彭永臻;王淑莹;;污泥龄对A~2/O工艺脱氮除磷效果的影响[J];环境工程;2007年01期
20 王凯军;陈世朋;董娜;阎中;;微型复合垂直流人工湿地处理农村灰水试验研究[J];中国给水排水;2008年17期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李丽;王全金;李忠卫;;潜流人工湿地对生活污水除磷效果试验研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)[C];2009年
2 韩秀丽;陈稳;;利用粉煤灰处理生活污水的动态试验研究[A];2006年全国金属矿节约资源及高效选矿加工利用学术研讨与技术成果交流会论文集[C];2006年
3 张志刚;赵丙庆;沈海东;;岱庄煤矿矿井水及生活污水的处理与资源化技术[A];搞好矿区环境保护 建立和谐生态型矿区论文集[C];2007年
4 陈斌;张宗军;;生活污水处理与利用技术[A];控制“三废”污染 搞好矿区生态安全论文集[C];2008年
5 卢会霞;孙红文;傅学起;;土地渗滤系统处理生活污水的研究[A];农村污水处理及资源化利用学术研讨会论文集[C];2008年
6 李春来;刘康怀;赵文玉;张华;覃许江;司圣飞;;CASS工艺处理生活污水的设计与应用[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2008年
7 高景峰;陈冉妮;苏凯;张倩;;好氧颗粒污泥同时脱氮除磷的常温启动和低温维持[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
8 王俊能;许振成;彭晓春;陈志良;;我国城镇生活污水排放的环境库兹涅茨特征研究——基于省级面板数据的实证[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)[C];2009年
9 杨广正;肖红;;前反硝化除碳脱氮技术在治理煤矿生活污水中的应用[A];煤矿环境保护技术经验论文集[C];2003年
10 徐浩昌;杭岳宗;;应用水解—好氧工艺处理生活污水[A];全国SBR污水处理技术研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王延华;生态土壤系统对生活污水的处理效能及氮循环过程研究[D];上海交通大学;2008年
2 崔丽;一种复合菌剂的构建及其处理生活污水的研究[D];东北大学;2008年
3 黄新恩;生活污水和造纸厂污水对水泥土强度影响的试验和理论研究[D];太原理工大学;2010年
4 郭海燕;曝气动力循环一体化同时硝化反硝化生物膜反应器及其特性研究[D];大连理工大学;2005年
5 王宏杰;气水交替膜生物反应器处理生活污水的效能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 李晓东;dUBF-CW耦合工艺处理生活污水的研究[D];东北大学;2008年
7 孙铭山;外场作用下强化钢液脱氮、脱氧的研究[D];上海大学;2004年
8 吉方英;排除厌氧富磷污水ERP-SBR除磷脱氮工艺研究[D];重庆大学;2004年
9 何成达;DASB、W-SFCW特性及联合工艺处理生活污水的研究[D];河海大学;2004年
10 孙德栋;膜法处理回用生活污水及UF膜过滤生活污水膜污染机理的研究[D];中南大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐平平;新型载体循环生物处理设备处理生活污水的中试研究[D];武汉科技大学;2005年
2 姜苏;一体化A/O生物膜反应器脱氮特性的研究[D];大连理工大学;2004年
3 陈玉保;稀土吸附剂城市污水深度脱氮除磷[D];昆明理工大学;2004年
4 于鹏飞;内循环移动床生物膜反应器的研究与应用[D];大连理工大学;2007年
5 陈远新;UCASS新型生物反应器的研制开发与处理性能试验研究[D];长安大学;2004年
6 张志永;生物磁性载体的研制及其在废水处理中的试验研究[D];暨南大学;2007年
7 蒋维卿;CAS-BT反应器脱氮除磷的试验研究[D];吉林大学;2004年
8 郎建;MIOD脱氮除磷及侧沟式固液分离器机理研究[D];重庆大学;2002年
9 李尚月;合建式三环工艺的试验研究[D];重庆大学;2004年
10 崔志新;SBR工艺同步脱氮除磷的试验研究[D];吉林大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 刘海;排水集团夏季降温靠污水空调[N];北京日报;2006年
2 记者 范琛实习生 马金金 通讯员 朱财宝;海宁一个村子的治污经验惊动了很多人[N];杭州日报;2008年
3 胥思明 何举云 蓝莹 洪栖禾;昔日“龙须沟” 今日“大公园”[N];南充日报;2008年
4 狄崇兰;解决小城镇生活污水——净化沼气池[N];农民日报;2003年
5 本报记者 缪琴;芦苇水葱前晃一圈 生活污水黑“发”转清[N];成都日报;2007年
6 刘桂兰 高杰;无锡惠山区落实污水管网建设任务[N];中国环境报;2007年
7 本报记者 成燕;明年年底八成生活污水可处理[N];郑州日报;2008年
8 何川 本报记者 钟晓晴;治理生活污水 力促达标排放[N];四川日报;2011年
9 本报记者  原仁开;饭店林立煞风景 溪源景区盼保护[N];福建日报;2006年
10 陈宇;治污费用高 钱该谁来出?[N];四川日报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978