厌氧接触-潮汐流湿地组合一体化装置处理农村生活污水试验研究

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该研究针对分散式农村生活污水的生态环境污染问题,通过厌氧接触反应器与潮汐流湿地组合技术对农村生活污水展开动态处理试验,结合零价铁对厌氧接触反应器的强化去除效果,探讨了厌氧接触-潮汐流湿地组合一体化装置处理农村生活污水的可行性及其关键控制因子的强化效果与机制,为农村生态坏境的改善提供技术支持。获得主要研究结果如下:(1)对于厌氧预处理单元,最佳水力停留时间为6h,在此条件下,CODcr进水浓度为100~375mg/L,厌氧反应器对CODcr和SS的平均去除率分别为30%和35%,实现了较好的预处理效果。厌氧预处理单元进入稳定期加零价铁后CODcr的平均去除率为35%,相比于未加零价铁,CODcr平均去除率提升了 7%;相比于对照组无除磷效果,加零价铁对TP的平均去除率为16%左右,加零价铁对磷的去除起到了效果。(2)三组不同填料潮汐流湿地对COD、氨氮、总氮污染物的去除效果良好,其中全沸石组对COD(平均去除率为76.2%)、氨氮(平均去除率为86.6%)和总氮(平均去除率为77.9%)的去除效果最好,尤其是对氨氮和总氨的去除效果明显优于沸石+火山岩组和沸石+陶粒组。三组装置前期物理吸附除磷效果较好,稳定后总磷的去除效果不够理想。潮汐流湿地能有效改善基质内部氧环境,离基质表面最近的U(60cm)出水溶解氧最高可增至2.5mg/L左右。湿地系统沿程对有机物的去除主要在湿地中上层氧环境较好的地方,有机物去除率可达到80%以上,氨氮和总氮的去除规律相似,同样是中上层去除效率较高,可到达97%去除率,几乎实现了氨氮的完全去除,沿程总体对磷的去除效果较弱,存在磷的析出释放现象。(3)在最佳工艺条件(厌氧反应器的水力停留时间为6h、全沸石基质潮汐流湿地的水力负荷为0.32m·3·m-2·d-1)下,控制接触反应/空床为8h:8h,组合工艺连续稳定运行3个多月,试验期间CODcr进水浓度为100mg/L~375mg/L、NH4+-N进水浓度为8mg/L~25mg/L、TN 进水浓度为 24mg/L~45mg/L、TP 进水浓度为 3mg/L~5.5mg/L,组合工艺对CODcr、NH4+-N、TN、TP的平均去除率分别为86.3%、87.6%、77.9%、12%。(4)通过对三组不同基质不同点位Shannon指数分析,三组不同湿地基质细菌群落多样性均较为丰富,其中陶粒中层基质和沸石下层基质群落多样性相对较高。湿地系统沸石基质实验组共检出8个优势门类,变形菌门(Proteobacteria)是沸石基质微生物菌群中的第一大优势菌门。沸石基质湿地系统共检出微生物多样性菌种主要分为15个属类,属水平上发现了硝基螺旋菌属(Nitrospira)、亚硝化单胞菌属Nitrosomonas(Nitrosomonas)、噬氢菌属(Hydrogenophaga)等丰度较高的的功能性菌属。
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