村镇污水处理技术及运营管理模式的研究

【摘要】：农村生活污水含有大量病原微生物及氮、磷等营养元素，直接排入水体会引起水体富营养化及威胁饮用水安全问题，因此农村生活污水的治理工作日益受到重视。由于农村地区经济基础及人员素质等方面的限制，传统处理技术（如A2O、絮凝沉淀、氧化沟等工艺）存在能耗大、运行管理复杂、基建和运行成本高等问题，不适合在我国广大农村地区推广应用。污水土地处理技术在国外已被广泛应用于分散式污水治理，由于在技术、资金和管理等方面具有很大的优势，在我国农村地区有很广阔的应用前景。目前我国村镇级污水处理设施在运营管理上存在很大问题，导致设施稳定运行率低下，因此开展对村镇污水处理设施运营管理模式的研究具有重要的现实意义。 填料层是污水土地处理系统最重要的部分，填料性能的好坏，直接影响系统对污水的处理效果。沸石具有很强的离子交换能力，对氨氮具有较强的吸附效果。粘土陶粒、无烟煤和活性炭具有较大的比表面积，吸附性能较好。因此本研究选择四种基质作为研究对象，初步探讨其对氨氮和磷素的吸附机理，并研究了填料层装填方式对去除效果的影响。 为评价四种填料对氨氮及磷的吸附性能，本研究进行了等温吸附试验、固液比试验及吸附动力学试验，试验结果表明，Langmuir和Freundlich模型均可以很好的描述四种填料对氨氮和磷素的等温吸附结果。其中活性炭对磷的理论吸附容量最大，为2543mg Kg-1，而沸石对氨氮的吸附容量最大，为1768mg Kg-1，但沸石对磷吸附容量较小仅为68.8mg Kg-1；四种填料对氨氮的吸附容量排序为（1768mg Kg-1）＞活性炭（1052mg Kg-1）＞粘土陶粒（769mg Kg-1）＞无烟煤（542mg Kg-1），对磷的吸附容量排序为活性炭（2543mg Kg-1）＞粘土陶粒（494.25mg Kg-1）＞无烟煤（199mg Kg-1）＞沸石（68.77mg Kg-1）。四种填料的固液比试验可以发现沸石和粘土陶粒在固液比200g L-1，对磷的去除率为30.9%和45.6%；无烟煤和活性炭在固液比为120g L-1时，其对磷的去除率达到了76.9%和83.7%。而吸附动力学试验结果显示，吸附在24h时已达到吸附平衡状态。 为研究四种填料在动态污水土地处理系统中对污染物去除效果，分别设置了单一填料试验和组合填料试验。单一填料试验结果表明，单一填料沸石对氨氮具有非常好的去除效果，而无烟煤和粘土陶粒对氨氮的去除效果较差，活性炭组对氨氮、总氮、总磷和有机物均有较好的去除效果。经人工强化挂膜后，四种单一填料系统对CODCr和氨氮的去除均有不同程度的提高，其中对CODCr的平均去除率提高了10%以上。组合填料试验结果表明，分层装填和混合装填对污染物的去除效果不同，其中活性炭-陶粒-沸石柱系统对氨氮有较好的去除效果，沸石-粘土陶粒-活性炭系统对总磷去除效果较好，而完全混合装填的方式对污染物的去除效果比较均衡，对有机物、氨氮、总氮和总磷均有较好的去除效果。 污水处理设施运营管理是否得当直接影响设施能否持续稳定运行，因此要加强对污水处理设施的日常管理。目前，我国村镇污水处理设施运营管理存在一系列问题，主要集中在法律、资金及运行管理制度等方面，因此应通过完善法律法规、加大宣传教育、健全资金保障体系及运行管理制度等方面，加强对村镇污水处理设施的运营管理。 【关键词】：土地处理系统 填料 吸附 装填方式 运营管理模式
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-26
• 1.1 研究背景11-16
• 1.1.1 我国农村水环境污染现状11-12
• 1.1.2 我国农村水环境治理现状12-16
• 1.1.3 村镇污水处理设施运营管理现状16
• 1.2 污水土地处理系统16-24
• 1.2.1 污水土地处理系统简介16-18
• 1.2.2 污水土地处理系统的分类18-20
• 1.2.3 污水土地处理系统的净化机理20-22
• 1.2.4 污水土地处理系统填料的研究现状22-24
• 1.3 本研究的必要性24-26
• 1.3.1 课题来源及研究意义24
• 1.3.2 研究内容及技术路线24-26
• 2 不同污水土地处理系统填料对氮、磷吸附性能的研究26-37
• 2.1 前言26
• 2.2 材料与方法26-28
• 2.2.1 试验材料26-27
• 2.2.2 试验方法27-28
• 2.2.3 数据处理与分析28
• 2.3 结果与讨论28-35
• 2.3.1 四种填料对磷的吸附特性28-31
• 2.3.2 四种填料对氨氮的吸附特性31-33
• 2.3.3 四种填料在不同固液比下吸附除磷效果33-34
• 2.3.4 四种填料对磷的吸附动力学特征34-35
• 2.4 本章小结35-37
• 3 污水土地处理系统填料装填结构的优化研究37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 材料与方法37-42
• 3.2.1 试验材料37-40
• 3.2.2 试验方法40-42
• 3.2.3 监测项目及方法42
• 3.3 试验结果与分析42-52
• 3.3.1 单一填料污水土地处理系统净水试验42-48
• 3.3.2 组合填料污水土地处理系统净水试验48-52
• 3.4 小结52-55
• 4 村镇污水处理设施运营管理模式55-66
• 4.1 引言55
• 4.2 国外村镇污水处理设施运营管理现状55-58
• 4.2.1 日本55-56
• 4.2.2 美国56-57
• 4.2.3 韩国57-58
• 4.3 我国村镇污水处理设施运营管理现状58-61
• 4.3.1 村镇污水治理资金来源58-59
• 4.3.2 我国村镇污水处理设施运营管理案例59-61
• 4.3.3 我国村镇污水处理设施运营管理存在的主要问题61
• 4.4 村镇污水处理设施运营管理模式的研究61-64
• 4.4.1 村镇污水处理设施运营管理模式61-63
• 4.4.2 村镇污水处理设施运营管理的对策建议63-64
• 4.5 小结64-66
• 5 结论与展望66-68
• 5.1 结论66-67
• 5.1.1 污水土地处理系统研究结论66
• 5.1.2 村镇污水处理设施运营管理模式研究66-67
• 5.2 创新点67
• 5.3 展望67-68
• 参考文献68-76
• 致谢76-77
• 个人简历、在校期间发表的学术成果77-78

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