城市污水处理厂尾水生态消纳处理与安全排放研究

来源 :常州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:crackerking
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本文针对尾水排放造成的富营养化问题,采用潜流式人工湿地对尾水进行生态消纳处理,进一步降低尾水中的有机物、氮、磷等污染物。首先,以钢渣、红砖、陶粒、砾石为基质,采用茭白、梭鱼草、红叶石楠为湿地植物构建了1套小试潜流式人工湿地装置,考察了小试人工湿地在不同水力负荷下对尾水中COD、TP、TN和NH3-N的去除特性,拟合了污染物去除的动力学模型,镜检了湿地中微生物,测定了湿地土壤中脲酶活性。然后,在小试实验的基础上,以石灰石、钢渣、陶粒、红砖作为湿地基质,采用黄花鸢尾、菖蒲、美人蕉、梭鱼草作为湿地植物,根据水流方向的不同(上下流、下上流、水平流)分别构建了3套中试规模潜流式人工湿地,比较三种不同水流方向的中试规模潜流式人工湿地对COD、TP、TN和NH3-N的去除效率,考察它们的污染物沿程去除规律,同时也镜检了中试规模潜流式人工湿地中的微生物、测定了土壤中的脲酶,还检测了湿地土壤中的磷脂脂肪酸(PLFA),分析了人工湿地中的微生物特性。最后,采用层次分析法和压力状态响应(PSR)模型,并以常州市为例,考察了城市污水处理厂尾水采用人工湿地处理的生态安全性并提出建议。  本文的主要结论有以下4个:  (1)小试潜流式人工湿地在不同水力负荷下对尾水中的污染物去除效率考察可知,水力负荷为0.167 m3/(m2·d)时处理效果最好,其COD、TP、TN、NH3-N的去除率分别为45.51%,38.44%,73.17%,51.47%。出水水质指标可达《地表水环境质量标准》GB3838-2002中的Ⅲ-Ⅳ类标准。以一级去除动力学模型拟合不同水力条件下小试潜流式人工湿地对COD、TP、TN和NH3-N的去除动力学方程,验证表明小试潜流式人工湿地对污染物的去除基本符合一级去除动力学模型。  (2)中试规模潜流式人工湿地对尾水进行生态消纳处理,整体运行良好,湿地内未出现过堵塞,湿地植物夏季生长较为旺盛。相同水力负荷下,上下流潜流式人工湿地对尾水中的污染物去除效果最好,下上流潜流式人工湿地去除效果次之,水平潜流式人工湿地去除效果相对较差。上下流潜流式人工湿地对 COD、TP、TN和 NH3-N的平均去除率可达17.89%、56.99%、37.43%和23.40%,除TN外出水可达《地表水环境质量标准》GB3838-2002中的Ⅴ类标准。中试规模潜流式人工湿地污染物的去除沿程变化分析表明,污染物的去除主要集中于潜流式人工湿地的中前端。  (3)潜流式人工湿地微生物特性研究表明,湿地中的微生物含量较为丰富。镜检分析观察到小试潜流式湿地中含有线虫、轮虫、变形虫等微生物,中试潜流式人工湿地中有轮虫和原生动物的存在。湿地土壤脲酶活性分析表明,湿地中的脲酶活性与TN去除率有关,TN的去除率越大,湿地土壤脲酶活性越强。PLFA分析表明,土壤中含有放线菌、好氧细菌、细菌等微生物的存在。  (4)通过对常州市尾水人工湿地处理的生态安全性评价,结果表明人工湿地处理尾水是生态安全的,不过其安全值处于安全临界值附近,需要加强对人工湿地的管理以及提高人工湿地处理效果的稳定性。  通过本论文研究,对尾水采用人工湿地技术进行生态消纳具有一定的借鉴和推广作用。
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