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城市生活污水生物治理的填料筛选研究

陈晓芳  
【摘要】: 随着经济社会和工业的发展,人口城市化进程的愈演愈烈,生活、工业等污水排放量的急剧增加,人类对水资源的需求日益增加等一系列问题使得污水处理再净化问题成为缓解水资源危机急需解决的关键问题。如何在遵循区域分异、循环再生与整体优化等生态学基本原理的前提下,加强污水处理工艺技术的研究开发,对于加快产业化进程,促进我国的环境保护与生态建设工作,提高环境、经济与社会效益具有重要的意义。因此筛选出治理效果好且成本低廉的城市生活污水治理技术已成为城市发展过程中急需解决的重大课题。 有鉴于此,本研究采用全面踏查和典型调查相结合的研究方法,对福州市福州金山污水处理厂、福州祥坂污水处理厂、福建农林大学校园城市生活污水污染现状进行详细调查,分别从TN、NH3-N、TP、COD及重金属(Cu、Cr、Zn、Pb)等方面分析福州市城市污水的污染现状和特征;在对福州污水污染状况全面掌握基础上,结合导师课题组前期研究筛选出的水生植物美人蕉为研究对象,选择通透性好、比表面积大、来源丰富的蛭石粉、活性炭、人造沸石及其专门研制的现代工艺组合填料为研究材料,通过污水污染模拟、填料配置筛选试验、填料配置对生活污水中污染物的吸附效果、水生植物结合填料配置对生活污水中污染物吸附机理等研究,研究比较不同试验处理对污水中COD、NH3-N、TP、TN及重金属等吸附效果,试图从中筛选出具有较高富集能力并适合福州生活污水治理的生物治理填料系统,并揭示其作用机理,供福州生活污水生物净化上应用。主要研究结果如下: 1.对福州金山、祥坂污水处理厂与福建农林大学污水的调查表明:金山污水处理厂与福建农林大学校园生活污水污染状况相近较严重,祥坂污水处理厂污染状况较轻。金山污水处理厂、祥坂污水处理厂与校园生活污水中COD、NH3-N、TP、TN含量均超标,四种中重金属只有Pb超标,分别超标54.6、21.9、39倍,而Cu、Cr、Zn均未发现超标。 2.对6种混合物的筛选研究表明:蛭石人造沸石混合填料、蛭石组合填料混合填料和柱体活性炭组合混合填料三种混合填料净污效果较好,适合污水的治理。 3.对不同填料配置吸附污水污染物(COD、NH3-N、TN、TP)效果的比较研究表明:在各填料处理下污水中COD吸附率大小排序为:蛭石蛭石人造沸石柱体活性炭柱体活性炭组合填料蛭石组合填料组合填料人造沸石;TN吸附率大小排序为:人造沸石蛭石人造沸石蛭石蛭石组合填料柱体活性炭组合填料柱体活性炭组合填料;TP吸附率大小排序为:蛭石人造沸石柱体活性炭蛭石组合填料蛭石组合填料=柱体活性炭组合填料人造沸石;NH3-N吸附率大小排序为:人造沸石蛭石人造沸石蛭石蛭石组合填料柱体活性炭组合填料柱体活性炭组合填料。说明各填料配置对污水中的污染物具有较好的吸附能力,适合生活污水的治理。 4.对不同填料配置吸附重金属污染物(Zn、Cu、Pb、Cr)效果的比较研究,结果表明:污水在各填料配置的处理下对Cu的吸附均在第11天达到最大值,吸附率大小排序为蛭石蛭石组合填料柱体活性炭柱体活性炭组合填料组合填料蛭石人造沸石人造沸石;污水在各填料的处理下对Zn的吸附均在第11天达到最大值,吸附率大小排序为蛭石人造沸石蛭石柱体活性炭组合填料柱体活性炭组合填料蛭石组合填料人造沸石;污水在蛭石、蛭石人造沸石的处理下对Pb的吸附在第3天达最大值,最大吸附率分别为99.69%、99.65%,各填料吸附率大小排序为蛭石蛭石人造沸石柱体活性炭组合填料蛭石组合填料组合填料柱体活性炭人造沸石;在各填料配置的处理下对Cr的吸附均在第11天达到最大值,吸附率大小排序为组合填料柱体活性炭柱体活性炭组合填料蛭石组合填料蛭石蛭石人造沸石人造沸石。说明各填料配置对重金属具有较强的吸附能力,其中蛭石、蛭石组合填料混合物等适合工矿业污水的治理。 5.对美人蕉结合填料配置吸附污染物(COD、NH3-N、TN、TP)效果的比较研究,结果表明:蛭石填料结合美人蕉COD吸附效果最好,在第11天的吸附率约为90%,COD吸附率大小排序为:蛭石蛭石组合填料蛭石人造沸石柱体活性炭柱体活性炭组合填料组合填料人造沸石;蛭石人造沸石混合填料结合美人蕉吸附TN效果最好,在第11天的吸附率达最大值约为90%,TN吸附率大小排序为:蛭石人造沸石蛭石蛭石组合填料人造沸石柱体活性炭柱体活性炭组合填料组合填料;蛭石组合填料混合填料结合美人蕉吸附TP效果最好,在第7天的吸附率达最大值约为90%;TP吸附率大小排序为:蛭石组合填料蛭石柱体活性炭柱体活性炭组合填料组合填料蛭石人造沸石人造沸石;蛭石人造沸石混合填料结合美人蕉处理NH3-N效果最好,在第16天的吸附率达最大值约为70%,NH3-N吸附率大小排序为:蛭石人造沸石人造沸石蛭石蛭石组合填料组合填料柱体活性炭柱体活性炭组合填料。说明美人蕉结合各填料对污水中污染物的吸附效果较好,尤其是美人蕉结合蛭石及美人蕉结合含蛭石的混合物填料(蛭石人造沸石、蛭石组合填料),适合福州城市污水的治理。 6.对美人蕉结合不同填料配置吸附重金属污染物(Zn、Cu、Pb、Cr)效果的比较研究,结果表明:各美人蕉结合填料的处理对Cu的吸附均在第16天达到最大值,吸附率大小排序为蛭石蛭石组合填料柱体活性炭柱体活性炭组合填料蛭石人造沸石组合填料人造沸石;美人蕉结合各填料配置的处理对Zn的吸附大小排序为蛭石人造沸石蛭石蛭石组合填料柱体活性炭柱体活性炭组合填料组合填料人造沸石;美人蕉结合各填料配置的处理对Pb的吸附率大小排序为蛭石蛭石人造沸石蛭石组合填料组合填料柱体活性炭组合填料柱体活性炭人造沸石;美人蕉结合各填料配置的处理对Cr的吸附率大小排序为蛭石组合填料蛭石柱体活性炭柱体活性炭组合填料组合填料蛭石人造沸石人造沸石。说明美人蕉结合各填料具有较好的吸附能力,其中美人蕉结合蛭石及美人蕉结合含有蛭石的混合物填料(蛭石组合填料、蛭石柱体活性炭、蛭石人造沸石)对四种重金属的吸附效果较好,其中蛭石组合填料混合物效果较好,适合城市工业污水的治理。 7.对美人蕉收获后植株体内氮、磷含量的研究,结果表明:美人蕉地上部分总磷含量的变化范围在3.95-4.56 g·kg-1之间,其中在蛭石、柱体活性炭和柱体活性炭组合填料的处理下,美人蕉地上部分总磷含量较高,分别为4.56 g·kg-1、4.46 g·kg-1、4.29 g·kg-1,美人蕉地下部分总磷含量的变化范围在2.75-3.37 g·kg-1之间;美人蕉地上部分总氮含量的变化范围在1.08-2.14 g·kg-1之间,其中在蛭石组合填料混合填料的处理下,美人蕉地上部分总氮含量较高,为2.14 g·kg-1,美人蕉地下部分总氮含量的变化范围在0.55-0.98 g·kg-1。说明试验后美人蕉体内的氮磷含量增加。


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