论文部分内容阅读
人工湿地技术作为一种新兴污水生态处理技术,其修建成本较低,易于操作等使其更适合处理农村生活污水。但是人工湿地在运行过程中,基质易饱和。为解决基质易饱和的问题,本研究采用4种Fe系LDHs（层状双氢氧化物）覆膜改性方法对烧结多孔砖和沸石两种基质进行改性,采用吸附动力学模型探究基质的吸附速率和吸附平衡能力,筛选出最佳改性基质运行模拟垂直流人工湿地系统,研究LDHs改性基质对生活污水净化效果的影响。试验设计五组不同水力负荷运行模拟人工湿地,优化水力负荷运行参数,为农村生活污水垂直流人工湿地系统修建提供理论基础。结果表明:（1）经由LDHs覆膜改性,改变了基质表面粗糙程度及内部结构。SEM图谱显示,Ca-Fe烧结多孔砖和Mg-Fe沸石表面附着物质更加丰富。（2）基质改性前后对氨氮的吸附量依次为:Mg-Fe沸石>Ca-Fe沸石>Co-Fe沸石>Zn-Fe沸石>沸石>Ca-Fe烧结多孔砖>Co-Fe烧结多孔砖>Mg-Fe烧结多孔砖>Zn-Fe烧结多孔砖>烧结多孔砖,去除率在73.36%98.27%。通过Langergren动力学模型,Ca-Fe烧结多孔砖吸附速率最快,实际平衡吸附量为0.2261 mg/g;Mg-Fe沸石实际平衡吸附量最高为0.2948 mg/g。（3）基质改性前后对总磷的吸附量依次为:Ca-Fe烧结多孔砖>Co-Fe烧结多孔砖>Mg-Fe烧结多孔砖>Zn-Fe烧结多孔砖>烧结多孔砖>Zn-Fe沸石>Mg-Fe沸石>Co-Fe沸石>Ca-Fe沸石>沸石,改性前后烧结多孔砖去除率在93.12%98.06%,改性前后沸石27.80%42.02%。通过Langergren动力学模型Ca-Fe烧结多孔砖吸附速率最快,其实际平衡吸附量为0.0735 mg/g;Mg-Fe沸石的平衡吸附量最高。（4）试验设计4组模拟垂直流人工湿地系统,分别为R1（烧结多孔砖装填）、R2（Ca-Fe烧结多孔砖装填）、R3（烧结多孔砖和沸石1:1装填）、R4（Ca-Fe烧结多孔砖和Mg-Fe沸石1:1装填）。在运行过程中没有出现堵塞现象,对TP、NH4+-N、NO3-N、TN、COD都达到了一定的净化效果,R2与R1、R4与R3相比,改性基质组成的垂直流人工湿地对上述污染物的去除效果均有所提高。其中,R4系统对污染物的去除效果最好,TP、NH4+-N、TN、COD的系统平均出水的浓度分别为0.50 mg/L、1.4 mg/L、17.44 mg/L、57.63 mg/L,TP、NH4+-N出水浓度均满足了《城镇污水处理厂污染物排放标准（mg/L）》的一级A标准,TN、COD出水浓度达到一级B标准,其总体达到一级B标准。（5）设置五组Ca-Fe烧结多孔砖和Mg-Fe沸石1:1装填的垂直流人工湿地系统分别为SW1、SW2、SW3、SW4、SW5,水力负荷分别是0.05 m/d、0.11 m/d、0.21 m/d、0.32 m/d、0.42 m/d,研究不同水力负荷对污水中污染物净化的出水浓度。结果表明,水力负荷越小,去除效果越好。其中为满足城镇污水排放标准,其中水力负荷达到0.11 m/d即可满足一级A标准,水力负荷为0.21 m/d可达到一级B,水力负荷为0.32m/d污水排放满足二级标准。（6）根据农村人口情况,将每户以4口之家,每人每天产生的污水量为50 L来计算,根据污水排放要求设置水力负荷,选择0.32 m/d运行负荷,需要将垂直流人工湿地系统面积设置为0.625 m2;达到一级B标准,选择0.21 m/d运行负荷,其中需要将垂直流人工湿地系统面积设置为0.95 m2;达到一级A标准,选择0.11 m/d运行负荷,其中需要将垂直流人工湿地系统面积设置为1.82 m2。综上所述,Fe系LDHs覆膜改性提高原始基质本身吸附饱和量,从而提高对污水中污染物的净化效率,通过筛选最优基质配比后人工湿地系统处理污水效果能力增强,适用于农村生活污水的处理。