DASB、W-SFCW特性及联合工艺处理生活污水的研究

【摘要】：为了适应村镇生活污水处理要求，本文创新提出降流式厌氧悬浮填料床(Downflow anaerobic suspended-media bed，简称DASB)、波式潜流人工湿地(Wavy Subsurface Constructed Wetland，简称W-SFCW)，深入地研究了DASB、W-SFCW及其联合工艺处理生活污水的特性。 本文首先评述了国内外生活污水处理研究和应用现状及进展，综述了生活污水的厌氧生物处理和人工湿地处理；提出了改进的厌氧反应器、人工湿地方案和建立在此基础上技术路线新颖的村镇污水处理联合工艺。 其次，针对本研究中的核心单元“DASB”和“W-SFCW”分别进行了试验研究。 在厌氧反应器设计和试验研究方面，利用化粪池出水作为污水源进行了小试和中试研究。研究结果表明，在环境温度下DASB是一种有效的厌氧反应系统，在稳定运行阶段当水力停留时间为4小时，COD、BOD_5的去除率平均达到60％以上。 将自主开发的W-SFCW与传统SFCW进行了对比试验研究。研究结果表明，W-SFCW由于充分发挥了人工湿地垂直方向上不同层次的功能，因此显示出比SFCW更好的去除污染物的特性，在COD、SS、NH_4~+-N等主要生活污水指标上，W-SFCW全面优越于SFCW，同时W-SFCW比SFCW有更好的适应不同水力负荷的能力。 进而，研究分析了污水中氮磷元素在W-SFCW和SFCW里的演变过程，发现人工湿地内基质内的氮磷含量及分布与污水中氮磷元素去除具有正相关性；同时还发现，由于化学过程形成的不溶性磷(多钙磷酸盐)沉积于基质表面，使人工湿地有可能做到拥有巨大的除磷容量。 最后，通过1年多连续试验研究得出：DASB+W-SFCW联合工艺系统比DASB+SFCW联合工艺系统能够更有效去除污水污染物。 【关键词】：厌氧悬浮填料床 短时厌氧 波式潜流人工湿地 潜流人工湿地 联合工艺 脱氮除磷 磷沉积 生活污水处理
【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 第一章 绪论16-35
• 1.1 问题的提出与研究意义16-17
• 1.2 与本研究有关的文献综述17-31
• 1.2.1 村镇生活污水污染控制研究现状17-21
• 1.2.2 环境温度下生活污水厌氧生物处理综述21-26
• 1.2.3 人工湿地处理生活污水综述26-31
• 1.3 研究目的和内容31-35
• 1.3.1 研究目的31
• 1.3.2 研究内容31-35
• 第二章 DASB在短HRT下预处理生活污水的特性研究35-71
• 2.1 短HRT下DASB的小试研究35-46
• 2.1.1 研究设各及研究方法35-38
• 2.1.2 厌氧反应器的启动38-42
• 2.1.3 研究结果与分析42-46
• 2.2 短HRT下DASB的中试研究46-67
• 2.2.1 中试场地与装置46-47
• 2.2.2 中试反应器的启动47-52
• 2.2.3 中试稳定运行期间主要污染物的去除效果52-59
• 2.2.4 短时HRT下的污染物去除分析及温度和SRT的影响分析59-67
• 2.3 DASB去除颗粒COD的特性分析67-68
• 2.3.1 颗粒有机物因沉淀和截留于生物膜表面而降解67
• 2.3.2 短时厌氧反应中有机物降解途径67-68
• 2.4 降流式水流形式对厌氧反应器效率影响的定性分析68-69
• 2.5 小结69-71
• 2.5.1 本章主要研究内容69-70
• 2.5.2 本章创新点70-71
• 第三章 W-SFCW及SFOW处理生活污水的特性研究71-109
• 3.1 研究装置及方法71-77
• 3.1.1 新型人工湿地的设计--波式潜流人工湿地71-72
• 3.1.2 试验场地与装置72-74
• 3.1.3 运行参数74
• 3.1.4 试验过程74-75
• 3.1.5 试验水质75
• 3.1.6 分析项目和方法75-77
• 3.2 三种不同水力负荷运行的有机物去除研究77-81
• 3.2.1 两种人工湿地初始阶段有机物去除77-78
• 3.2.2 以三种不同水力负荷运行的有机物去除效果的比较78-81
• 3.2.3 水力负荷的适宜度分析81
• 3.3 长时稳定运行的有机物去除研究81-86
• 3.3.1 长时稳定运行的进出水COD及去除率81-83
• 3.3.2 两种人工湿地床沿程COD变化83-84
• 3.3.3 SS的去除效果84-85
• 3.3.4 降雨、蒸发与蒸腾对人工湿地有机物去除效果的影响85-86
• 3.4 氮去除研究86-95
• 3.4.1 初始阶段NH4’.N去除86-88
• 3.4.2 三种水力负荷运行阶段NH4+-N的去除88-89
• 3.4.3 长时稳定运行的NHn+-N去除89-91
• 3.4.4 TN的去除效果91-94
• 3.4.5 两种人工湿地进出水NH4+-N与TN比较94-95
• 3.5 磷去除研究95-104
• 3.5.1 初始阶段TP去除95-96
• 3.5.2 三种水力负荷阶段TP的去除96-97
• 3.5.3 长时稳态运行的TP去除97-99
• 3.5.4 湿地基质中磷的沉积99-101
• 3.5.5 影响TP去除效果的因素101-103
• 3.5.6 W-SFCW单元除磷机理分析103-104
• 3.6 W-SFCW与SFCW长时运行水头损失及基质孔隙阻塞分析104-106
• 3.6.1 W-SFCW与SFCW长时运行的水头损失104-105
• 3.6.2 孔隙阻塞的原因105
• 3.6.3 孔隙适度阻塞有利于污水污染物的去除105
• 3.6.4 因SS孔隙阻塞的理论计算方法推导105-106
• 3.7 W-SFCW动力学分析106-108
• 3.7.1 人工湿地一级动力学模型106-107
• 3.7.2 影响人工湿地一级动力学模型的因素107-108
• 3.8 小结108-109
• 3.8.1 本章主要研究内容108
• 3.8.2 本章创新点108-109
• 第四章 污水呻氮磷元素在W-SFCW和SFOW中的演变机制研究109-128
• 4.1 W-SFCW与SFCW内土壤层及植物氮截留或吸收效果比较研究109-119
• 4.1.1 测定及取样方法109-110
• 4.1.2 结果与分析110-117
• 4.1.3 讨论117-118
• 4.1.4 附录：试验步骤118-119
• 4.2 W-SFCW与SFCW内基质、植物磷沉积或吸收比较研究119-126
• 4.2.1 测定及取样方、法119-120
• 4.2.2 结果与分析120-125
• 4.2.3 分析125-126
• 4.3 小结126-128
• 4.3.1 本章主要研究工作126-127
• 4.3.2 本章创新点127-128
• 第五章 DASB+W-SFOW联合工艺处理生活污水系统特性分析128-140
• 5.1 DASB+W-SFCW工艺系统处理生活污水试验128-135
• 5.1.1 工艺系统的组成128
• 5.1.2 工艺系统启动128
• 5.1.3 联合工艺系统稳定运行试验128-135
• 5.2 DASB+W-SFCW联合工艺设计135-137
• 5.2.1 DASB工艺设计要点135
• 5.2.2 W-SFCW工艺设计要点135-136
• 5.2.3 推荐的DASB+W-SFCW联合工艺流程136-137
• 5.3 DASB+W-SFCW联合工艺应用前景137-139
• 5.3.1 特点137-138
• 5.3.2 应用前景138-139
• 5.4 小结139-140
• 5.4.1 本章主要研究内容139
• 5.4.2 本章创新点139-140
• 第六章 结论与展望140-143
• 6.1 全文总结140-142
• 6.2 有待进一步研究的问题142-143
• 参考文献143-154
• 博士期间发表白勺论文和论著154-156
• 致谢156

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