收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

人工湿地深度处理污水处理厂二级出水试验研究

许兵  
【摘要】:随着社会和经济的发展,人们对环境尤其水环境的要求越来越高。当前水环境污染是我国面临的最主要环境问题。为应对水环境污染,近二十年来,国家和地方政府投资兴建了大量的污水处理厂,这些污水处理厂的运行,对于改善我国的水环境状况起到非常大的作用。但是,由于很多早期建设的污水处理厂采用二级生物处理,其处理出水无法满足新排放标准中对氮磷指标的要求,而氮磷是造成水体富营养化的主要原因。为保证水厂出水指标符合新排放标准要求,就必须对工艺较老的污水处理厂进行工艺改造。改造方式一般为在二级生物处理后增加深度处理单元。人工湿地作为一种新型生态处理方式,具有管理简单,运行费用低,实用性强的特点,研究人工湿地作为城市污水处理厂深度处理单元具有非常重要的意义。 本课题通过对湿地基质,植物及运行方式进行试验研究,针对水中COD、 NH4+-N、NO-2-N、NO-3-N、TP等指标,考察人工湿地处理污水处理厂二级出水的实际效果。试验期间,在山东建筑大学污水处理站建设人工湿地中试现场,作为原污水处理站的深度处理单元,处理二级出水。经测定,原有工艺二级出水COD值为88.5-103.5mg/L、NH4+-N值为14.8-20.2mg/L、TP值为1.71-3.06mg/L这几项指标均高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918----2002)一级A的要求。建设后的人工湿地从2010年初开始运行至2012年年底,通过三年的连续运行,取得较好的处理效果,出水指标中COD值小于50mg/L、NH4+-N值小于5mg/L、TP值小于0.5mg/L均优于一级A的排放标准要求。在课题研究期间,取得如下结果: (1)优选了构建人工湿地的基质,揭示了其吸附机制。通过对磷的吸附、解吸试验以及性能测试,发现页岩陶粒具有对磷的吸附性能较好,其对磷的解吸率较低,机械强度较高,破损率低,比表面积大等特点,因此选择页岩陶粒作为人工湿地的基质,对页岩陶粒进行扫描电镜及能谱分析,阐述了页岩陶粒的物理特性和化学特性,证明了页岩陶粒对磷的吸附能力强与其表面微孔结构及含有的金属元素有关; (2)优选了构建人工湿地的植物,揭示了常见湿地植物根际微生物的分布规律。在山东省南四湖大型湿地选择五种最常见的植物芦苇、芦竹、香蒲、三棱草、蓑衣草,采用变性梯度凝胶电泳法(DGGE)分析五种植物根际所含微生物及其与周围环境之间的关系,试验结果显示,五种植物根际土壤所含微生物数量多少关系为芦竹芦苇香蒲三棱草蓑衣草;利用Quantity One软件对DGGE图谱进行进化树分析,发现芦苇、香蒲、芦竹三种植物的根际土壤所含微生物亲缘性比较接近,且其根际微生物已具有明显的脱氮、除磷功能。通过试验结果,选择上述前三种植物作为本研究的人工湿地的种植植物; (3)通过实验室模拟人工湿地试验,初步确定了水力停留时间(HRT)和溶解氧(DO)对湿地处理效果的影响,初步研究了溶解氧浓度对氨氮去除的影响规律。结果显示,当HRT为5天时,其COD的去除率分别比HRT为1天、2天时高41.2%和20.1%,当HRT为7.5天时,其COD去除率仅比5天时增加5.2%;当HRT=5天时,TP去除率分别比HRT为1天、2天时高38.2%和18.1%,当HRT为7.5天时,其TP去除率仅比5天时增加4.3%;氨氮去除率也呈现相近关系,综合考虑进水负荷及运行效率,初步确定HRT为5天,处理效率较高; (4)试验考察了DO浓度对NH4+-N去除率的影响,发现在不同DO浓度下,NH4+-N的转化规律。当DO浓度较低(低于1.5mg/L)时,NH4+-N的去除是因为除了基质吸附的原因外,大部分NH4+-N转化为NO2-N,亚硝酸盐累积率达到70%以上,证明湿地池体内存在着明显的短程硝化过程,当DO浓度大于1.5mg/L时,NH4+-N大部分转化为NO3-N,亚硝酸盐累积率降到40%以下,NH4+-N的去除主要是硝化作用; (5)研究了陶粒表面生物膜生物量生长规律,阐明了该陶粒高吸附性能的原因。试验结果表明,陶粒表面生物量与DO浓度有很好的相关关系,生物膜与页岩陶粒之间具有很强的吸附作用,根据能谱分析,陶粒表面具有丰富的金属离子,生物膜中的蛋白和腐殖酸等物质易于和Ca、Mg等二价离子结合,而多糖易于和K、Na等低价离子结合形成聚体,因此具有很强的吸附性能,这种强吸附特性对于减缓由于生物膜脱落而造成湿地堵塞有很大作用; (6)考察了人工湿地种植三种植物芦苇、芦竹和香蒲对氮磷的吸收能力以及植物不同部位氮磷含量,试验结果显示,芦竹对氮磷的吸收能力最强,但三种植物吸收能力无显著差别;通过对植物不同部位氮磷含量分析,发现N含量遵循着叶根茎的规律;而P在不同组织中含量依次为根叶茎;植物中氮的含量(7.17-37.14mg/g)要明显高于磷的含量(2.28-5.28mg/g),试验结果还显示芦苇根系的输氧能力最强; (7)考察了人工湿地中试现场长期运行过程中物质的积累情况,通过测定池体内水力渗透系数及总固体和挥发性固体,长期运行后,水力渗透系数下降14.7%,池体前部总固体累积为4.72kg/m2,后部为4.19kg/m2。证明所构建的人工湿地在长期运行后没有发生明显堵塞现象,前部的物质积累要高于中后部,多数的悬浮物质在湿地池体的前部去除。进一步验证了轮休是延缓湿地堵塞的有效方式。结合人工湿地运行出水主要污染物指标情况,得出结论:采用人工湿地作为污水处理厂的深度处理单元,在运行三年后,仍然具有很好的处理效率,从2010年初运行至2012年底,在每年4月至10月的运行中,出水COD、NH4+-N、TP等指标均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918----2002)一级A的要求。并且没有发生明显的堵塞现象。证明采用人工湿地作为污水处理厂深度处理单元是可行的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王卫;黄辉;徐炎华;;人工湿地污水处理技术及其在南京浦口区应用的可行性[J];污染防治技术;2007年04期
2 ;新型污水处理工程在深圳动工[J];机械给排水;2003年01期
3 丁会请;张卫东;;A/O+人工湿地工艺在乡镇污水处理厂的应用[J];黑龙江环境通报;2009年01期
4 于少鹏;培育人工湿地净化污水研究——构建哈尔滨生态市的新举措[J];哈尔滨学院学报;2003年07期
5 陈雯;杨波;汪诚文;;深圳市布吉污水处理厂构建人工湿地试验研究[J];水资源保护;2010年05期
6 刘成;东北第一座人工湿地污水生态处理厂进行调试[J];给水排水;2004年01期
7 余波平;彭立新;杨立君;;武夷山市污水处理厂处理效果与技术更新[J];环境科学导刊;2011年01期
8 况琪军,吴振斌,夏宜琤;人工湿地生态系统的除藻研究[J];水生生物学报;2000年06期
9 宋铁红,林英姿,彭举威,崔玉波,韩相奎,王翠兰;潜流人工湿地处理污水特性[J];吉林建筑工程学院学报;2003年04期
10 张立臣;杨继明;金翼;;黑龙江省应大力推广人工湿地法处理利用城镇污水[J];黑龙江环境通报;2008年04期
11 尹连庆,张建平,董树军,何凤鸣;粉煤灰基质人工湿地系统净化污水的研究[J];华北电力大学学报;1999年04期
12 黄正,K.Sakadevan,J.Bavor;Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)对人工湿地反硝化作用的影响[J];环境科学;2000年04期
13 吴振斌,梁威,成水平,贺锋,傅贵萍,陈辉蓉,邓家齐,詹发萃;人工湿地植物根区土壤酶活性与污水净化效果及其相关分析[J];环境科学学报;2001年05期
14 岳春雷,常杰,葛滢,朱荫湄;人工湿地基质中土壤酶空间分布及其与水质净化效果之间的相关性[J];科技通报;2004年02期
15 彭建生;浅谈深圳市石岩污水处理厂中所采用的垂直流人工湿地系统[J];福建建筑;2004年03期
16 刘源月,郑爽英,李开源;人工湿地系统处理废水工艺及案例介绍[J];中国测试技术;2005年01期
17 李晶,于泽源,耿美云;人工湿地植物景观营造的研究[J];科技资讯;2005年24期
18 沈昌明;谭章荣;董秉直;许立群;将福彤;;往复流人工湿地处理城市污水的效能研究[J];中国给水排水;2006年09期
19 ;23个人工湿岛扮靓泰达[J];中国新技术新产品精选;2006年02期
20 代红艳;;人工湿地植物的研究[J];太原大学学报;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 余杰;田宁宁;钱靖华;李燕林;高成杰;;人工湿地在回用水中的应用及须考虑的问题[A];2009水业高级技术论坛论文集[C];2009年
2 常高峰;;人工湿地水处理技术生态价值的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
3 周文敏;肖华;喻曼;许育新;符建荣;;人工湿地技术在农村生活污水处理中的研究进展[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
4 左文涛;康苏花;;人工湿地污水处理技术及其应用[A];《河北环境科学》-华北五省市环境科学学会第十七届年会论文集[C];2011年
5 ;水循环处理与园林景观的融合——以郑州市郑东新区人工湿地公园为例[A];中国公园协会2009年论文集[C];2009年
6 王黄金;乔亮亮;;人工湿地污水处理技术及应用前景[A];土木建筑学术文库(第11卷)[C];2009年
7 马建国;刘月敏;陆明;;人工湿地中氮代谢微生物的共存策略及机理[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
8 李德斌;李建;刘正实;段秋宴;;基于人工湿地的组合式无能耗污水处理技术及工程示范[A];2011中国可持续发展论坛2011年专刊(二)[C];2011年
9 李杰;徐竟成;李光明;黄翔峰;;人工湿地深度处理焦化废水的毒性消减试验研究[A];上海市化学化工学会2011年度学术年会论文集[C];2011年
10 黄龙;韩春元;田娟;刘杰;;不同处理能力人工湿地净化效果的比较[A];四川省环境科学学会二〇一一年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许兵;人工湿地深度处理污水处理厂二级出水试验研究[D];山东大学;2013年
2 王昊;北方都市生态人工湿地深度处理污水厂二级出水的研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
3 修春海;人工湿地预处理引黄水库水的试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 司万童;人工湿地构建及其对污染的黄河灌溉水处理效应[D];兰州大学;2011年
5 肖海文;城市径流特征与人工湿地处理技术研究[D];重庆大学;2010年
6 练建军;人工湿地基质植物除钼机理与效能研究[D];大连理工大学;2012年
7 陈明辉;人工湿地系统氯离子分布特征及其综合生态效益研究[D];吉林大学;2012年
8 刘冬;人类—自然耦合系统中生产和分解子系统功能强化研究[D];浙江大学;2011年
9 金晖;城市化过程中人工湿地去污模式与强化技术研究[D];北京林业大学;2013年
10 潘涛;人工湿地减排温室气体估算研究[D];南京大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 温小鹏;污水厂升级改造人工湿地深度处理技术研究[D];武汉理工大学;2010年
2 卢守波;微电场—人工湿地耦合系统处理重金属废水初探[D];东华大学;2011年
3 杨帆;应用人工湿地处理城镇生活污水[D];吉林大学;2011年
4 肖婷;寒冷地区人工湿地基质的筛选及净化效能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 刘峰;复合式人工湿地处理小城镇生活污水的研究[D];北京林业大学;2011年
6 刘波;农田径流人工湿地处理中磷的去除研究[D];西南大学;2010年
7 曾永刚;人工湿地对微污染水中污染物去除特征研究[D];重庆大学;2010年
8 张键;人工湿地处理源水中两种典型POPs物质的效果研究[D];扬州大学;2010年
9 张蔚;修复富营养化水体的植物筛选与人工湿地基质净化性能比较[D];东北师范大学;2010年
10 安丽娜;厌氧发酵与人工湿地组合处理小城镇污水的效能研究[D];重庆大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 张睿 本报通讯员 刘敏 俎红雨 郭本芳;草青水碧鱼畅游[N];德州日报;2011年
2 记者 邓建华;我省开始推行城镇人工湿地技术[N];海南日报;2007年
3 本报记者 徐琦;问渠哪得清如许 人工湿地活水来[N];中国环境报;2004年
4 徐琦;人工湿地:清渠活水自尔来[N];中国房地产报;2004年
5 记者 蒋贵有 通讯员 夏德喜;玉溪人工湿地建设全国领先[N];云南日报;2004年
6 本报记者 宗宝泉 通讯员 姜宝泉;人工湿地处理生活污水作用有多大?(下)[N];科技日报;2011年
7 李现武;尹萍;人工湿地:湿地保护的增长点[N];中国绿色时报;2004年
8 金陵;浙江常州孟河镇人工湿地揭牌[N];中国环境报;2007年
9 王威克;经营管理及生态系恢复成交流重点[N];中国渔业报;2009年
10 任相国 刘金伟;陵县斥巨资清流净水[N];德州日报;2010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