高负荷地下渗滤系统强化脱氮研究
污水地下渗滤系统作为一种分散式生活污水生态处理工艺,具有无动力或微动力、基建运行成本低、无二次污染等优点,但是由于其水力负荷低、脱氮效果差,限制了进一步发展和提高.本文在高水力负荷条件下,围绕影响系统脱氮过程中主要因素,以提高系统的脱氮效果为目标,重点研究地下渗滤系统基质的改良、尼米槽系统结构的改进和系统运行参数的优化.通过系统运行效果对比,验证上述方法的可行性;同时利用地下渗滤处理养猪废水,验证地下渗滤应用到其他行业废水的可能性.主要研究成果如下:(1)设计了一种在高负荷条件下提高地下渗滤系统脱氮效果的改良基质.在草甸棕壤、煤渣、活性污泥、沙子等传统基质基础上,针对渗滤系统脱氮的各个关键环节,在布水层掺加了新型强吸附性基质膨润土,在渗滤层添加稻壳和粉煤灰,通过对比实验发现,在提高系统渗透率的基础上,当水力负荷为25cm/d时,渗滤系统对COD和TP均有较高的去除率,添加膨润土+稻壳的系统,脱氮效果最好,氨氮和总氮分别比未添加膨润土+稻壳系统提高12.44%和4.07%.对膨润土和煤渣以及其混合物进行等温吸附实验,结果表明,膨润土对氨氮的吸附性大于煤渣,煤渣对磷吸附性强于膨润土,但其膨饱和吸附量差异较小,均不到400 mg/kg;膨润土和煤渣混合物可以提高系统对氨氮的吸附性,对总磷的吸附具有协同作用,其对磷的饱和吸附量为1454.80 mg/kg,可以大幅度提高系统的使用寿命,增加了约2.78倍.(2)构建了一套具有双层尼米槽的改进型地下渗滤系统,其渗滤床体用草甸棕壤、煤渣、活性污泥、沙子、膨润土、稻壳按照一定比例填充.在水力负荷为25cm/d的条件下连续运行,与传统单层尼米槽系统相比,双层尼米槽系统延长了污水在渗滤系统中的停留时间,营造厌氧好氧微环境,提高系统的脱氮效果.结果表明,该系统对COD、TP、NH4+-N和TN分别提高了4.59%、2.41%、5.16%和7.74%.(3)对改进型地下渗滤系统运行参数进行优化.通过设置不同的运行周期和污染负荷,连续运行双层尼米槽地下渗滤系统,结果表明,在高水力负荷条件下,当运行周期为12h,进水中的COD浓度为130-140.05mg/L时,系统对污染物去除效率能到达最佳.在水力负荷为25cm/d,运行周期为12h,污染负荷(COD)为130-140.05mg/L下运行,系统出水中NH4+-N和TN平均浓度分别为6.85和11.84mg/L;出水除NH4+-N满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B标准外,COD、TP和TN均满足一级A标准.表明本研究中基质改良、结构改进、参数优化是有效的,可以为实际工程提供一定的借鉴作用.(4)将地下渗滤用于高浓度含氮废水的处理,以养猪废水为例,结果表明该系统对养猪废水具有较好的处理效果,COD、TP、NH4+-N和TN的去除率分别为90.75%、93.86%、69.24%和64.79%,出水水质均满足《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)的B级标准,表明地下渗滤可以应用到高浓度含氮废水中,拓展了地下渗滤系统在行业废水的应用空间.
- 作者：
- 王士满
- 学位授予单位：
- 沈阳大学
- 专业名称：
- 环境科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 王鑫
- 中图分类号：
- X703.1
- 关键词：
- 地下渗滤系统；高负荷；脱氮；基质改良；结构改进；参数优化
- subsurface wastewater infiltration system(SWIS)； high-hydraulic loading； nitrogen removal； substrate modification； construction modification； parameters optimization