农村生活污水微型湿地处理工艺及景观水体生态构建技术研究

论文摘要

随着经济的发展和人们生活水平的提高,村镇生活污染问题越来越严重,亟需一种有效适用的解决方式。因此本论文结合新农村建设的需要,提出建立农村生态排水系统的概念。即改造农村原有旱厕为生态厕所,使粪便从生活污水中分离,降低生活污水中的污染物浓度,以便利用人工湿地技术处理生活污水。本论文着重对复合垂直流人工湿地深度处理农村生活污水关键技术进行研究。由于农村居住分散,同时庭院内部存在一定量空地,所以主要以单户分散处理作为污水处理的理念,建造湿地采用的形式为微型复合垂直流人工湿地;针对湿地系统中存在的微生物对污染物去除效果偏低的问题,提出在湿地内的复氧和投加碳源方面进行改进,促进微生物在水中氮、磷等去除方面的作用;经改进后的湿地的出水可以达到地表水环境质量标准,优于城市污水厂排水。本文首先对建造的复合垂直流人工湿地进行实验研究。通过改变水力负荷大小、是否充氧、是否增加反硝化碳源等条件,研究复合垂直流人工湿地内的污染物变化情况,进而分析各污染物的去除机理。研究表明:水力负荷对污染物的去除有很大影响,水力负荷小有利于污染物的去除;不充氧时,由于溶解氧浓度限制,硝化作用微弱,从而反硝化作用也十分有限,氮的去除主要依靠基质的吸附截留,充氧后下行床内硝化作用增强,氮大部分转化为硝酸盐;未增加反硝化碳源时,由于有机物浓度较低,反硝化碳源不足,出水硝酸盐浓度较高,增加后,反硝化反应进行的较彻底,出水氮浓度非常低。通过各个条件的合理组合,最终出水各污染物指标除TP达到地表水环境质量Ⅳ类标准外,TN、NH3-N、COD都达到地表水环境质量Ⅲ类标准。通过烧杯试验对比,选择碎树枝作为反硝化的碳源物质。并对以碎树枝为碳源物质的连续反应器进行研究,研究结果表明:停留时间对以碎树枝为碳源的反硝化反应影响显著,所以在反应器的进水方式的选择方面,要选择停留时间长的下进水浸泡式,并且此种进水方式不会造成出水的COD浓度过高。此外实验过程受到树枝自身和外界多种因素的影响,通过对影响反应的温度、PH进行研究得出:水解—反硝化反应适宜的温度范围为25～33℃,适宜pH值范围为7～8。而碎树枝自身因素的影响主要通过:树枝的表面积大小、树枝表面上的微生物量、树枝量、反应产物抑制等方面实现。结合实验室的理论研究,本论文在北京市昌平区崔村镇南庄村进行了农村生态排水系统建造的工程应用。改原有的传统厕所为生态厕所,粪便连同有机垃圾进行堆肥,剩余的生活灰水利用人工湿地进行处理。工程建成后,整个村庄的生活环境大有改善,合乎社会主义新农村建设的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 农村生活污染状况
• 1.2.1 我国农村污水排放和处理现状
• 1.2.2 农村生活污水水质状况
• 1.3 农村生活污水处理
• 1.3.1 农村生活污水处理模式
• 1.3.2 农村生活污水处理方法
• 1.4 人工湿地技术研究状况
• 1.4.1 人工湿地的发展史
• 1.4.2 人工湿地特点
• 1.4.3 人工湿地的构造
• 1.4.4 人工湿地的污染物去除机理
• 1.4.5 人工湿地类型
• 1.4.6 人工湿地的应用
• 1.5 研究课题的提出
• 1.6 研究内容
• 1.7 拟采用的研究技术路线
• 第二章 微型复合垂直流人工湿地反应器的运行
• 2.1 实验系统的设计与建立
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 填料的选择及装配
• 2.1.3 布水与集水系统
• 2.1.4 布气系统
• 2.1.5 实验用水
• 2.1.6 实验种植植物
• 2.2 分析及检测方法
• 2.3 实验过程安排
• 2.4 实验运行结果
• 2.4.1 整体运行过程及结果描述
• 2.4.2 COD 的去除效果
• 2.4.3 TN 的去除效果
• 3-N 的去除效果'>2.4.4 NH₃-N 的去除效果
• 3-N 的去除效果'>2.4.5 NO₃-N 的去除效果
• 2.4.6 TP 的去除效果
• 2.5 水力负荷对去除效果的影响
• 2.6 湿地内微生物的空间分布
• 2.7 本章小结
• 第三章 微型复合垂直流人工湿地氮磷去除机理
• 3.1 氮的去除机理分析
• 3.1.1 污水中氮的组成分析
• 3.1.2 第一、二阶段氮的去除机理分析
• 3.1.3 第三、四阶段氮的去除机理分析
• 3.1.4 总氮去除与各形态氮间的相关性分析
• 3.2 磷的去除机理分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 以农业废弃物作为反硝化碳源的研究
• 4.1 本章研究的主要内容
• 4.2 碳源研究现状
• 4.2.1 传统碳源
• 4.2.2 新型碳源
• 4.2.3 反硝化碳源小结
• 4.3 反硝化碳源物质的选择
• 4.3.1 实验物质的确定
• 4.3.2 烧杯实验——验证挑选物质是否释放COD
• 4.4 碳源水解——硝酸盐反硝化同步连续进行研究
• 4.4.1 实验方法
• 4.4.2 实验结果与分析
• 4.5 碳源水解——硝酸盐反硝化反应影响因素研究
• 4.5.1 实验方法
• 4.5.2 反硝化速率的计算方法
• 4.5.3 实验结果与分析
• 4.6 反应器内碎树枝不同投加量的研究
• 4.6.1 实验方法
• 4.6.2 实验结果与分析
• 4.7 固体碳源表面的微生物检测
• 4.7.1 微生物在光学显微镜下的形态观察
• 4.7.2 微生物的电镜观察
• 4.8 本章小结
• 第五章 垂直流人工湿地处理农村灰水工程应用
• 5.1 项目实施条件——土地的利用现状
• 5.2 示范工程概况
• 5.2.1 崔村镇概况
• 5.2.2 项目总体介绍
• 5.2.3 技术路线
• 5.3 人工湿地工程部分介绍
• 5.3.1 庭院式人工湿地
• 5.3.2 街道式人工湿地
• 5.3.3 集中式人工湿地
• 5.4 技术性、经济性分析
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及在学期间论文发表情况