污水毛管渗滤就地处理技术研究

【摘要】： 针对上海市郊新城市化地区污水量小、分布散，污泥处理处置困难，污水处理设施滞后等问题，本课题研究土地毛管渗滤系统对城镇污水的处理。从实验室试验和生产性模拟试验两方面研究土地毛管渗滤系统对污水中有机物、悬浮物、氨、磷等污染物的去除效果；分析比较不同种类渗滤填料的吸附性能和渗透性能，选择适宜的渗滤填料及装填方式；研究不同运行工况(进水方式、水力负荷、进水溶解氧浓度和植被等)对不同污染物质去除的影响，并确定推荐的运行方式；为该技术的实际应用提供工艺设计参数和运行管理方案。 本次实验室试验在前期近10个月试验研究的基础上，继续观察和分析煤渣和土壤分层填装试验装置继续长期运行后的污水处理效果和各项工艺性能，历时5个多月。生产性模拟试验则是以实验室试验研究为基础，在室外自然条件下进行的规模扩大试验。生产性模拟试验添加了预处理工艺，采用两套土地毛管渗滤系统(处理能力分别为0.25m~3／d和0.50m~3／d)，在八种工况条件下运行了257天。生产性试验验证了实验室试验研究成果，为工程设计提供设计参数和运行管理方案。 本课题的主要研究结论如下： (1)实验室研究表明，与传统土壤毛管渗滤系统相比较，土壤与煤渣分层装填的土地毛管渗滤系统不易堵塞、水力负荷较高，对生活污水处理效果显著。当水力负荷为0.1m/d时，该装置长期运行15个月后，处理后出水各项指标均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的二级排放标准。其中对污水中COD、SS、TP等污染物的去除率仍保持在较高的水平，而对NH_3-N的去除效果则呈现逐渐下降的趋势。 (2)土地毛管渗滤系统所使用的填料的物理化学性质以及装填方式对于处理效果起着关键性的作用。将不同渗透系数的土壤与煤渣填料分层装填，既能维持土壤内微生物的生长环境，又可以改善土壤的水力渗透性能，对生活污水中的有机物、氨氮、悬浮物和磷等污染物具有良好的处理效果，且不易堵塞，可长期稳定运行。 (3)采用双层沉淀池对生活污水进行预处理后，可有效降低污水中的悬浮固体含量(平均去除率84.3％)，并对污泥进行厌氧消解，减少污泥量的产生。同时还可降解部分有机污染物(COD平均去除率达45％，BOD_5平均去除率达59％)、氨氮(平均去除率达12.7％)、总氮(平均去除率达19.8％)和总磷(平均去除率达27.1％)，减轻了后续渗滤装置的处理负荷。在实际工程应用中应设置预处理工艺，保证土地毛管渗滤系统运行的安全性和稳定性。 (4)在土地毛管渗滤系统地表种上植物有利于表层土壤的复氧，同时植物的生长也会吸收填料内的部分氮、磷养分。但在污水处理的总体效果上看来，渗滤系统的表层植被对于处理后出水中各项污染物指标的影响程度比较有限。 (5)连续运行方式与运行周期为两天(一天进水，一天落干)的间歇运行方式相比，总体上连续运行方式比间歇运行方式的处理效果较好一些。COD平均去除率增加约10％；NH_3-N平均去除率增加不大；TN平均去除率增加约8％；TP平均去除率增加约14％。 (6)系统稳定运行后对总氮的去除效果不明显。结果表明装置底部的厌氧环境和碳源不足，反硝化效率不高，使出水总氮浓度仍然较高。在排放要求较高的场合，需要考虑后续的脱氮补充工艺，或对系统进行改良以提高脱氮能力。 (7)土地毛管渗滤系统对生活污水具有较好的处理效果。在0.2m／d水力负荷下运行时，能满足其出水污染物指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的二级排放标准；而在小于0.2m／d的较低水力负荷下运行时，处理效果则更好。 (8)本工艺推荐如下工艺参数：进水水质BOD_5≤200mg／L，水力负荷可选0.1～0.2m／d。土地毛管渗滤系统集污水和污泥处理于一体，具有能耗低、运行稳定、产泥量少和管理方便的优势，适合我国中小城镇现有的经济和社会条件，符合可持续发展需要。本工艺具有一定的技术经济竞争优势，社会、环境效益显著，在小城镇和新城市化地区具有良好的实际应用前景。 【关键词】：新城市化地区 土地毛管渗滤系统 双层沉淀池 城镇污水 可持续发展
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU992.3
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第1章 绪论15-28
• 1.1 课题背景15-18
• 1.1.1 上海市郊新城市化地区污水处理现状15
• 1.1.2 小水量分散污水处理面临的问题与对策15-16
• 1.1.3 污水处理工艺的选择16-18
• 1.2 土地毛管渗滤系统18-23
• 1.2.1 国内外研究进展18-21
• 1.2.2 土地毛管渗滤技术的主要问题21-23
• 1.3 研究目标与内容23-25
• 1.3.1 研究目标23
• 1.3.2 研究内容23-25
• 1.4 研究方法与技术关键25-27
• 1.4.1 研究方法25-27
• 1.4.2 技术关键27
• 1.5 创新点27-28
• 第2章 土地毛管渗滤系统的实验室研究28-46
• 2.1 土地毛管渗滤填料的选择28-34
• 2.1.1 选择原则28
• 2.1.2 填料的水力渗透系数28-29
• 2.1.3 填料吸附磷的静态试验29-31
• 2.1.4 填料吸附磷的动态试验31-32
• 2.1.5 填料吸附氮的静态试验32-34
• 2.2 毛管渗滤前期试验情况34-37
• 2.3 试验装置与工况条件37-38
• 2.3.1 试验装置37-38
• 2.3.2 试验工况条件38
• 2.4 分析项目与方法38-39
• 2.5 试验结果与分析39-45
• 2.5.1 有机物去除效果与分析39-40
• 2.5.2 氨氮去除效果与分析40-42
• 2.5.3 总氮去除效果与分析42-43
• 2.5.4 总磷去除效果与分析43-44
• 2.5.5 SS去除效果与分析44
• 2.5.6 pH值44-45
• 2.6 小结45-46
• 第3章 土地毛管渗滤系统生产性模拟试验研究46-81
• 3.1 试验方法46-47
• 3.1.1 进水水质与处理工艺流程46-47
• 3.1.2 运行工况设计47
• 3.2 试验装置47-50
• 3.2.1 生产性模拟试验系统48
• 3.2.2 双层沉淀池48
• 3.2.3 贮水池48
• 3.2.4 土地毛管渗滤装置48-50
• 3.3 试验结果及分析50-79
• 3.3.1 双层沉淀池的污水处理效果50-51
• 3.3.2 土地毛管渗滤装置工况试验结果与分析51-78
• 3.3.3 土地毛管渗滤系统的污水处理效果78-79
• 3.4 小结79-81
• 第4章 土地毛管渗滤系统去除污染物机理分析81-100
• 4.1 填料性质81-84
• 4.1.1 土壤81-82
• 4.1.2 煤渣82-83
• 4.1.3 土壤、煤渣分层装填83-84
• 4.2 有机污染物去除机理84-85
• 4.2.1 去除机理84-85
• 4.2.2 试验结果85
• 4.3 固体悬浮物去除机理85-86
• 4.3.1 去除机理85-86
• 4.3.2 试验结果86
• 4.4 氮的转化和去除机理86-97
• 4.4.1 填料吸附作用86-87
• 4.4.2 植物吸收作用87-88
• 4.4.3 生物硝化作用88-90
• 4.4.4 反硝化作用90-95
• 4.4.5 氨氮和总氮的去除结果95-97
• 4.5 磷的去除机理97-99
• 4.5.1 去除机理97-98
• 4.5.2 试验结果98-99
• 4.6 小结99-100
• 第5章 土地毛管渗滤系统的设计要求及运行管理建议100-105
• 5.1 设计要求100-103
• 5.1.1 主要设计参数100-101
• 5.1.2 计算公式101-102
• 5.1.3 适用范围及设计注意事项102-103
• 5.1.4 进水水质要求103
• 5.2 施工和运行管理建议103-105
• 5.2.1 施工注意事项103-104
• 5.2.2 运行维护104-105
• 第6章 技术经济及工程效益分析105-110
• 6.1 技术经济分析105-107
• 6.2 工程效益分析107-109
• 6.2.1 经济效益107
• 6.2.2 社会效益107-108
• 6.2.3 环境效益108-109
• 6.3 小结109-110
• 第7章 结论与建议110-113
• 7.1 结论110-111
• 7.2 建议111-113
• 致谢113-114
• 参考文献114-117
• 附录 填料吸附磷/氮试验原理和方法117-119
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果119

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