人工湿地系统对分散式农村生活污水处理效能及影响因素的分析研究

摘要

ABR厌氧折流板反应器+人工湿地用于处理分散农村生活污水的研究对水环境的治理十分必要，尤其是苏州地区在“十三五”期间每年要完成1000个自然村庄的处理，其工艺的选择非常重要。人工湿地具有成本低、处理效果好、操作简便等优点，近些年，国内外对人工湿地的研究方向主要集中在如何避免人工湿地系统堵塞、建造人工湿地复合系统、选择合理运行参数提高人工湿地去除效率等方面。本文通过设置6组ABR反应器+配备不同植物的人工湿地中试系统，考察运行过程中不同植物湿地对污染物的去除效果。分析环境、植物、微生物等影响因素对人工湿地处理效果的影响。主要研究内容及结果如下:
　　(1)系统自2014年4月起连续运行16个月，6组装置对COD都有良好去除效果，稳定期去除率维持在65％以上，2014年旱伞草人工湿地去除效果最佳，稳定期对NH4+-N、TN、TP的去除率分别为62.1％、61.4％、63.7％。2015年黄菖蒲+美人蕉混种湿地去除效果最好，稳定期对TN、TP平均去除率比2014年高2.6％和3.8％。气温、水温、光照强度的变化与COD、TN、TP的去除率显著相关;湿地系统中的溶解氧主要来源于污水自带溶解氧和植物根系分泌，植物根系分泌溶解氧能力有限，溶解氧的变化与各污染物去除率相关性不显著。
　　(2)在湿地连续运行过程中发现，旱伞草、花叶芦竹、黄菖蒲在湿地环境中单独生长状况较差，黄菖蒲+美人蕉混种对环境抵抗力更强，且两种不同生命周期的植物混种有助于延长湿地系统高效处理的时间;湿地系统水力负荷由152L/(m2·d)增加到380L/(m2·d)，各植物湿地对污染物的去除率均有不同程度下降，TN比氨氮去除率下降幅度更大。植物根系生长有利于提高湿地系统的抗冲击能力，抗冲击能力表现为长根型＞中根型＞短根型。
　　(3)混种植物湿地微生物数量和酶活性明显高出其他植物湿地，说明植物的多样化有利于微生物生长繁殖。氨化细菌在异氧微生物中占主导地位，占细菌总数65％～85％。脲酶活性与湿地系统对含氮污染物的去除密切相关，植物混种使微生物代谢活动更旺盛。
　　(4)蚯蚓的投加可有效改善湿地微生物生态系统，使植物和微生物及土壤中酶活性加强。投加蚯蚓后，人工湿地系统对COD、NH4+-N、TN和TP的去除率分别提高了6.7％、4.1％、3.7％和1.4％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 农村生活污水处理技术

1．3 人工湿地处理工艺概述

1．3．1 人工湿地的定义和组成

1．3．2 人工湿地类型及特点

1．3．3 人工湿地各污染物去除机理

1．3．4 人工湿地系统处理效果影响因素

1．3．5 人工湿地发展历程与国内研究动态

1．4 研究目的和内容

1．5 技术路线

第二章 人工湿地试验装置与运行

2．1 试验工艺流程

2．2 试验装置及结构

2．3 试验用水

2．4 试验方法及分析方法

2．4．1 试验方法

2．4．2 水样分析方法

2．4．3 数据分析方法与处理工具

第三章 环境因素对人工湿地处理效果的影响

3．1 各植物湿地系统连续运行对污染物去除效果稳定性分析

3．2 环境因素与人工湿地处理效果相关性分析

3．3 本章小结

第四章 植物种类对人工湿地处理效果的影响

4．1 试验过程

4．1．1 植物株高测定

4．1．2 植物叶绿素含量及酶活性测定

4．1．3 植物氮、磷积累量测定

4．2 植物生物学特性及生长状况

4．3 植物叶绿素含量及酶活性变化

4．4 各植物湿地处理效能与抗冲击能力对比

4．5 2014与2015年植物体对氮、磷的吸收对比

4．6 本章小结

第五章 各植物湿地系统微生物分布及酶活性研究

5．1 试验过程

5．1．1 微生物数量的测定

5．1．2 土壤酶活性测定

5．2 土壤微生物数量及分布

5．2．1 细菌、真菌、放线菌数量及分布

5．2．2 氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌数量及分布

5．3 湿地酶活性

5．3．1 土壤过氧化氢酶活性

5．3．2 土壤脲酶活性

5．4 脲酶活性与湿地系统TN去除率关系

5．5 蚯蚓对人工湿地系统优化作用

5．5．1 投加蚯蚓对植物酶活性的影响

5．5．2 投加蚯蚓对土壤酶活性的影响

5．5．3 投加蚯蚓对人工湿地系统污水净化能力的影响

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

作者简历