高寒地区不同C/N地下渗滤系统处理分散生活污水研究

【摘要】：我国水资源总量约占世界水资源总量的6%,人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4,水资源严重匮乏;近些年来,由于地下水随意开采,使得地下水水位严重下降,尤其在华北地区,已经形成了世界上最大的地下水漏斗;城市生活污水大都通过污水收集管网和污水处理终端进行处理,一般能得到有效净化,农村分散污水由于缺乏资金和技术支持,很难建造污水处理系统,污水几乎随意泼洒,对环境的影响逐年增加,高寒地区污水处理技术更加匮乏,造成了极大的环境污染和资源浪费。为解决高寒地区分散生活污水污染问题,同时为高寒地区处理生活污水提供理论支持和技术支撑,课题组通过调查研究张家口崇礼地区农村分散生活污水排放现状和水质情况,为室内模拟试验提供基本参数,并改良地下渗滤系统填料类型和结构,在低温(13±2)℃条件下,添加杨树锯末设置不同的C/N,研究其净化生活污水效果,找到最佳C/N;此外,地下渗滤系统在实际运行中,时常出现闲置情况,闲置后的系统处理生活污水能力会受到影响,文章通过调节进水水力负荷,研究其对污水净化效果的影响,为实际应用提供技术支持。研究结果表明:(1)张家口崇礼地区属高寒地区,农村分散污水随意泼洒现象严重,当地无污水处理设施,生活污水问题较为突出。调查发现,当地供水设施完善,100%为集中供水;旱厕现象普遍,98.98%的厕所类型为旱厕,仅1.02%为水冲式厕所;人均污水排放量约为9L/d,各村庄污水排放量差异不大;此外,80.22%农户将污水随意泼洒,19.78%农户将污水排于明沟中。(2)崇礼地区生活污水水质波动较大,污水中污染物平均浓度远高于《地表水环境质量标准》中V类标准,直接排放会造成环境污染,需要对其进行有效处理后外排。对当地生活污水取样检测知,生活污水水质指标浓度分别为:COD 54 mg/L~325mg/L,硝态氮0.20 mg/L~1.30 mg/L,总氮13.23 mg/L~31.65 mg/L,氨氮10.23 mg/L~26.30 mg/L,总磷1.23~3.35 mg/L。(3)在试验设置的C/N范围内,地下渗滤系统净化生活污水的最佳C/N为20:1。试验设置4个处理,分别记为R1(C/N=9:1)、R2(C/N=12:1)、R3(C/N=15:1)和R4(C/N=20:1),四组处理锯末添加量不同,其余全部相同;在低温(13±2)℃、水力负荷10cm/d条件下运行,运行结果表明,四组系统对COD、总氮、氨氮、硝态氮和总磷均有较好的去除效果,且出水水质较稳定,各指标出水浓度几乎全部达到《城市污水处理厂排放标准》一级标准。分析四组处理对进水COD的去除效果知,闲置前R1处理系统对COD去除效果相对较好,出水浓度在24.0mg/L~60.3mg/L波动,平均出水浓度为43.1mg/L,平均去除率为76.6%;R4处理系统对COD去除效果则相对较差,出水浓度在29.6mg/L~86.7mg/L波动,平均出水浓度为50.2mg/L,平均去除率为72.7%;R2、R3则在两者之间,四组处理对COD去除效果无显著性差异。四组处理系统对总磷去除效果几乎相同,平均出水浓度在0.14mg/L左右,平均去除率在95%左右,添加锯末对总磷去除效果几乎无影响,系统闲置前后,四组系统对总磷去除效果无显著影响。分析四组处理系统去除氮元素效果知,其对氨氮去除效果几乎相同,说明氨氮的去除与系统内部C/N关系较小,添加锯末对氨氮去除几乎无影响。系统稳定运行后,四组处理系统对总氮和硝态氮的去除效果均为R4R3R2R1,R4处理系统总氮出水浓度范围为3.1mg/L~14.4mg/L,平均出水浓度为5.5 mg/L,平均去除率为74.7%;R1处理系统总氮出水浓度范围为4.9mg/L~12.9mg/L,平均出水浓度为8.4mg/L,平均去除率为63.7%,R2和R3去除效果介于R1和R4之间。R4处理系统硝态氮出水浓度为2.13 mg/L~6.14mg/L,平均出水浓度为3.68mg/L;R1处理系统硝态氮出水浓度为3.62mg/L~11.47mg/L,平均出水浓度为6.95mg/L,R2和R3硝态氮出水浓度介于R1和R4之间。(4)地下渗滤系统闲置后,降低进水水力负荷能够有效减少系统恢复时间,提高系统对污染物的净化能力。系统闲置后,将四组处理系统中部分装置水力负荷设置为5cm/d(记为处理B),处理B中各系统分别记为SR1(C/N=9:1)、SR2(C/N=12:1)、SR3(C/N=15:1)和SR4(C/N=20:1),待处理B中出水浓度基本稳定后,将其水力负荷恢复到10cm/d;其余仍按10cm/d(记为处理A)进水水力负荷,在室温(15±2)℃条件下运行。结果表明,处理B中各组系统净化COD能力均优于处理A的相应组,其中SR1出水COD平均浓度为16.7mg/L;SR4出水COD平均浓度为29.2mg/L,SR2和SR3去除效果介于SR1和SR4之间。处理B各个系统对总磷去除效果均优于处理A相应系统,说明水力负荷能够影响系统对总磷的去除效果。处理B各个系统对总氮、氨氮和硝态氮处理效果均优于处理A相应系统,尤其在C/N较低的组,效果显著;说明在低温条件下降低进水水力负荷能有效的提高系统净化能力。(5)降低进水水力负荷后,处理B去除污染物最佳C/N为20:1,并且系统能够承受进水水力负荷突增。对比处理B各系统净化污水效果知,SR4净化总氮和硝态氮效果最好,4组系统对COD、氨氮和总磷去除效果差异性不显著;将进水水力负荷恢复到10cm/d后,处理B各系统出水浓度出现短暂增大,随即恢复稳定,此后出水效果略优于处理A。 【关键词】：高寒地区 低温 分散污水 碳氮比 系统闲置 水力负荷
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-19
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 分散式生活污水净化技术11-12
• 1.3 地下渗滤系统的国内外研究进展12-15
• 1.3.1 地下渗滤系统国外研究进展12-13
• 1.3.2 地下渗滤系统国内研究进展13-15
• 1.4 低温污水处理技术15-16
• 1.5 锯末概述16-17
• 1.5.1 锯末去除污染物的机理16
• 1.5.2 锯末在污水处理中的应用16-17
• 1.6 研究目标、内容及技术路线17-19
• 1.6.1 研究目标17
• 1.6.2 研究内容17-18
• 1.6.3 技术路线18-19
• 2 高寒地区分散生活污水调查研究19-23
• 2.1 材料与方法19-20
• 2.1.1 研究区域概况19
• 2.1.2 研究对象19
• 2.1.3 研究方法19
• 2.1.4 数据统计分析19-20
• 2.2 结果与分析20-22
• 2.2.1 调查村镇基本情况分析20
• 2.2.2 生活用水及分散生活污水情况分析20-21
• 2.2.3 调查村镇生活污水水质情况分析21-22
• 2.3 小结22-23
• 3 低温条件下地下渗滤系统处理生活污水的最佳碳氮比23-37
• 3.1 材料与方法23-26
• 3.1.1 试验材料23-24
• 3.1.2 试验装置24-25
• 3.1.3 试验运行状况25
• 3.1.4 水样采集与测定25-26
• 3.1.5 指标测定方法26
• 3.1.6 数据统计分析方法26
• 3.2 结果与分析26-35
• 3.2.1 地下渗滤系统闲置前对COD去除效果分析26-27
• 3.2.2 地下渗滤系统闲置前对氮元素去除效果分析27-33
• 3.2.3 地下渗滤系统闲置前对总磷去除效果分析33-34
• 3.2.4 地下渗滤系统闲置前出水pH与污染物去除关系分析34-35
• 3.3 小结35-37
• 4 地下渗滤系统闲置后对生活污水处理效果研究37-45
• 4.1 材料与方法37-38
• 4.1.1 试验装置37-38
• 4.1.2 试验进水性质38
• 4.1.3 试验方法38
• 4.2 结果与分析38-43
• 4.2.1 闲置后不同水力负荷对出水COD的去除效果分析38-39
• 4.2.2 闲置后不同水力负荷对出水总磷的去除效果分析39-40
• 4.2.3 闲置后不同水力负荷对出水氮元素的去除效果分析40-43
• 4.3 小结43-45
• 5 结论与展望45-47
• 5.1 结论45-46
• 5.2 展望46-47
• 附表47-49
• 参考文献49-55
• 在读期间发表的学术论文55-56
• 作者简介56-57
• 致谢57-58

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