城市內(nèi)河就地截污裝置研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　城市內(nèi)河就地截污裝置研究</p><p>　　Reasearch on On-site Wastewater Treatment Device for City River Pollution</p&

2、gt;<p><b>　　摘　要</b></p><p>　　【摘要】由于城市排污管網(wǎng)不健全，導致某些地域的生活污水無法納入城市管網(wǎng)而直排入河道，從而引起河道污染。本文提出，在截污困難區(qū)域?qū)⑴湃牒拥赖奈鬯刂圃谂盼劭诟浇暮拥谰植浚丛谂盼劭诟浇植亢拥涝O置類似于人工濕地和人工浮島的小型污水處理裝置，從而實現(xiàn)將污水就地截污、消化后再排入河道。該處理裝置由沉淀單元、布水單元和人工

3、濕地構(gòu)成，并采用硅藻土及其衍生物硅藻土陶粒等輕質(zhì)多孔空材料作為人工濕地的基質(zhì)。此外，采用新型水上工程用模塊結(jié)構(gòu)浮筒作為處理裝置的支撐材料，其浮力足可支撐污水處理裝置以及數(shù)個成人在浮筒上活動時的重力，從而將整個污水處理裝置構(gòu)成具有景觀功能的親水平臺。初步試驗表明，在水力停留時間1d條件下，出水水質(zhì)指標要達到GB8978《污水綜合排放標準》一級B標準排放，需要1.12m2的人工濕地面積。在以上試驗結(jié)果的基礎上，本文提出了處理能力為2t/d的

4、一般生活污水排污口就地截污裝置初步設計方案。</p><p>　　【關鍵詞】生活污水；人工濕地；人工浮島；就地截污；硅藻土。</p><p>　　Reasearch on On-site Wastewater Treatment Device for City River Pollution</p><p><b>　　朗讀</b></p

5、><p>　　顯示對應的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　【ABSTRACT】The discharge of domestic sewage into city river results to river pollution due to the unperfect city sewer

6、system in some regions. A on-site wastewater treatment method focusing on pollution interception in areas where the sewer system is unperfect is presented in the paper, The method suggests that the sewage discharged into

7、 the river be confined to the local river surface near the drain outlet, i.e., a mall sewage treatment device similar to the constructed wetlands or artificial fl</p><p>　　【KEYWORDS】domestic sewage; artifici

8、al wetlands; artificial floating islands; on-site wastewater treatment; diatomite.</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractII</p>

9、<p><b>　　目　錄III</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　1.1項目背景1</p><p>　　1.2研究意義1</p><p>　　2河道污染控制技術概述2</p><p>　　2.1現(xiàn)有河道截

10、污技術2</p><p>　　2.1.1人工浮島2</p><p>　　2.1.2人工濕地2</p><p>　　2.1.3硅藻土3</p><p>　　2.1.5管道截污4</p><p>　　3河道就地截污裝置的制作6</p><p>　　3.1項目目標6</

11、p><p>　　3.2工藝流程及原理6</p><p>　　圖1 工藝流程圖6</p><p>　　3.3試驗裝置制作7</p><p>　　圖2 裝置示意圖7</p><p>　　3.4項目創(chuàng)新點8</p><p>　　4試驗結(jié)果與分析9</p><p&g

12、t;　　4.1裝置安裝與運行9</p><p>　　4.2設計水質(zhì)9</p><p>　　4.3水質(zhì)分析方法9</p><p>　　4.4試驗結(jié)果及分析9</p><p>　　圖4 生活污水紫外光譜圖11</p><p>　　5單個排污口2t/d截污裝置設計13</p><p&

13、gt;　　6結(jié)論與展望14</p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄17</b></p><p><b>　　引言</b></p><p><b>

14、　　項目背景</b></p><p>　　城市河道污染是我國大部分城市普遍面臨的重大環(huán)境與公共衛(wèi)生問題之一。造成城市河道污染的原因眾多，但其主要因素是：（1）城市排污管網(wǎng)不健全，導致大量生活污水未經(jīng)處理便直接排入河道；（2）城市降水形成的地面逕流裹挾大量面源污染物排入河道。因此，從源頭上控制污染物排入河道即截污是控制河道污染、改善河道水質(zhì)的關鍵。</p><p>　　實現(xiàn)河道環(huán)

15、境綜合整治、控制河道污染的方法大致包括清淤、截污、駁岸、曝氣等工程措施，以及人工水草、人工浮島、水體養(yǎng)殖等生態(tài)修復措施。目前普遍采用的河道截污方法主要是將河道周邊居民的生活污水盡可能地納入城市污水管網(wǎng)，以便將生活污水輸送到污水處理廠進行處理。但因城市排污管網(wǎng)不健全，或因地形地物等條件所限，導致某些地域的污水無法納入城市排污管網(wǎng)而直排河道；此外，實行雨污分流制的城市，其雨水管網(wǎng)所收集的地面逕流大都是直排河道，基本沒有考慮地面逕流和初期雨水

16、對河水的污染問題，因而導致地面逕流特別是初期雨水對河道水體產(chǎn)生嚴重污染。更為重要的是，因為截污不徹底或根本沒有截污，導致河道污染的污染源還是在源源不斷地向河道排污。還有一些城市區(qū)域污水治理難以落實，即這些區(qū)域的污水即使截流后也難以排入污水處理廠進行處理。</p><p>　　鑒于以上認識，本項目提出一種在截污困難區(qū)域?qū)崿F(xiàn)生活污水就地截污及初期雨水污染控制的新設想。其基本思路：(1)在排污口附近局部河道設置類似于人

17、工濕地和人工浮島的小型污水處理裝置，將污水引入裝置，經(jīng)過就地截污、消化后再排入河道;(2) 采用硅藻土陶粒等輕質(zhì)多孔材料作為人工濕地的主要基質(zhì)材料，浮筒固定裝置，使得人工濕地可以浮動于水面，以本地常見的水生植物作為人工濕地的植物材料，在水面形成綠色景觀效果。 </p><p><b>　　研究意義</b></p><p>　　本項目提出將硅藻土作為主要原料與其他原料配

18、合制作成硅藻土陶粒，以其作為浮動式人工濕地的主要基質(zhì)進行河道截污并就地消化處理的思路。其研究意義主要在于：</p><p>　?。?）提出一種在截污困難區(qū)域?qū)崿F(xiàn)生活污水就地截污消化及初期雨水污染控制的新技術，對于從根本上控制河道污染、改善河道水質(zhì)具有重要意義，并具有廣闊的應用前景；</p><p>　?。?）提出將硅藻土及其衍生產(chǎn)物（如硅藻土陶粒）作為人工濕地的主要基質(zhì)，國內(nèi)外尚無類似報道

19、；硅藻土多孔、質(zhì)輕、比表面積大、吸附性好，且資源豐富，因此基于硅藻土基質(zhì)的人工濕地將有可能具有較高的污染去除效率，從而實現(xiàn)人工濕地的小型化與裝置化，同時為硅藻土，特別是低品位硅藻土，在環(huán)境領域的應用開辟一條新的途徑。</p><p>　　（3）作為基質(zhì)的硅藻土陶?？煞奖愕赝ㄟ^焙燒方式再生，從而實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。</p><p>　　河道污染控制技術概述</p><p&

20、gt;<b>　　現(xiàn)有河道截污技術</b></p><p>　　實現(xiàn)河道環(huán)境綜合整治、控制河道污染的方法大致包括清淤、截污、駁岸、曝氣等工程措施，以及人工水草、人工浮島、水體養(yǎng)殖等生態(tài)修復措施。以下主要介紹人工浮島、人工濕地、硅藻土、人工曝氣、管道截污技術。</p><p><b>　　人工浮島</b></p><p>　

21、　人工浮島是一種長有水生植物或陸生植物、可為野生生物提供生境的飄浮島,主要由浮島基質(zhì)、植物和固定系統(tǒng)組成。在水體中設置人工浮島,浮島上的植物根系能夠吸附和吸收水中的氮、磷等物質(zhì),貯存在植物細胞中,可以降低水體化學需氧量(COD) 、總氮( TN) 、總磷( TP)及重金屬含量[1]。人工浮島技術是把植物種植在填料床表面，或直接利用水體作為植物生長介質(zhì)，然后用漂浮性材料作為植物在水體表面的支撐材料。人工浮島的生態(tài)功能包括：提供生境、凈化水

22、質(zhì)、消浪護岸、改善景觀等。然而，盡管人工浮島提供了一種較好的水體原位生態(tài)修復技術，但因其植物生長介質(zhì)基本位于水面以上，或者直接利用水體作為植物生長介質(zhì)，因而其對水體的作用方式主要是植物根系的吸收作用以及附著于根系之上的微生物的作用，所以其對水質(zhì)改善的效果非常有限，特別是其脫N除P的效果并不理想。</p><p>　　針對人工浮島較低的氮磷凈化效率限制了其應用，由此，復合流人工浮島作為一種新型的輔導形式而發(fā)展起來。

23、目前的人工浮島技術對有機物的去除效果好，但對磷的去除能力還比較有限，去除率僅為20%。這主要是由于人工浮島中植物和微生物對磷的攝取量非常有限，磷主要是通過礦物質(zhì)填料的吸附沉積作用去除[2]。因此在人工浮島基質(zhì)顆粒礦物填料，就可以彌補其對磷去除率低的缺點。</p><p>　　人工浮島是植物、微生物和基質(zhì)綜合作用的生態(tài)修復系統(tǒng)，因此影響其處理效果的外界條件有水力梯度、水力停留時間、溫度、原水水質(zhì)。水力停留時間會直接

24、影響到人工浮島植物、微生物等生長，造成凈化效果惡化；溫度會影響植物、微生物的生長代謝，而人工浮島對氮、有機物的凈化作用主要是通過微生物轉(zhuǎn)化、降解來完成的。根據(jù)原水水質(zhì)的不同，可以控制填料體積的多少來處理需要去除的污染物。</p><p><b>　　人工濕地</b></p><p>　　人工濕地就是利用自然濕地生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學、生物的協(xié)同作用,通過人工設計建造的一

25、種新型污水處理工藝[3]。它是通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化。依靠微生物的氨化、硝化和反硝化作用可完成對N 的去除；人工濕地對P的去除是通過植物的吸收、微生物的積累及濕地床的物理化學等幾方面共同作用完成的[4]。濕地生態(tài)系統(tǒng)中的許多水生植物不僅具有抵御污水污染的能力, 而且可以吸收和富集水體中重金屬離子, 對污水的凈化起著重要作用。濕地生態(tài)系統(tǒng)通過好氧菌分解有機物, 如蘆葦沼澤16 d內(nèi)幾乎能

26、去除100%的BOD和COD。在美國佛羅里達, 城鎮(zhèn)廢水經(jīng)過柏樹沼澤后98%的氮和97%的磷被吸收凈化[5]。</p><p>　　首批用人工濕地來處理廢水實驗的是由Dr. Ka¨the Seidel在1950s在德國發(fā)現(xiàn)的以及在1960s后期以第一次全面系統(tǒng)被提出并進入運行[6]。不過在我國起步較晚。人工濕地分為垂直流人工濕地、潛流式人工濕地、自由水面人工濕地三種基本形式，人工基質(zhì)、水生植物和微生物是

27、人工濕地的主要組成部分。人工濕地填料表層土壤中可種植一些處理性能良好,成活率高,生長周期長,美觀及具有經(jīng)濟價值的水生植物(如蘆葦) ,構(gòu)成一個濕地生態(tài)系統(tǒng)。</p><p>　　雖然人工濕地得到了廣泛的應用,但系統(tǒng)中還存在不少的問題。不精確的設計運行參數(shù),生物和水力復雜性及對重要工藝動力學理解的缺乏, 易受病蟲害影響, 缺乏長期運行系統(tǒng)的詳細資料以及基質(zhì)堵塞和水生植物的衰退。氣候條件的制約對人工濕地有重要影響。由

28、于我國對濕地的研究起步較晚，缺少對數(shù)據(jù)的可靠積累，濕地設計者及工程人員都無法找到值得參考的相關經(jīng)驗。由于人工濕地有著其自身的優(yōu)點，它將是一項不斷深化、研究、應用的新技術,具有傳統(tǒng)技術所不能比擬的綜合效益。隨著研究的深入，人工濕地技術工藝也得到不斷的改進，復合人工濕地技術比傳統(tǒng)單一的人工濕地技術有更高效的污染物去除性能,其中以復合垂直流人工濕地更為突出。</p><p><b>　　硅藻土</b&g

29、t;</p><p>　　硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖,其化學成分主要是SiO2 ,含有少量Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O和有機質(zhì)。硅藻土具有很強的吸附力和很大的吸附容量，因為形成硅藻土的硅藻殼體具有大量的、有序排列的微孔，從而使硅藻土具有很大的比表面積（3.1～60m2/g）；另一方面，在我國有很大的儲量，有近50個硅藻土礦床，遍布14個省區(qū)。我國是世界第二大硅藻土生產(chǎn)國，目前總的

30、生產(chǎn)能力超過了40萬t/a[7]。硅藻土巨大的儲備量也為以后廣泛應用的前景提供物質(zhì)基礎。但是我國的硅藻土品位較低。但是隨著我國硅藻土研究方面的深入，其在提純方法和技術上有很大的進步，大大減少了其提純加工的成本，從而拓寬了其應用領域[8]。硅藻土已應用于城市污水、造紙廢水、印染廢水、屠宰廢水、含油廢水和重金屬廢水的處理中[9]。再一方面，因為硅藻土是一種天然礦物，硅藻土污泥的回收利用空間大，且穩(wěn)定性好，經(jīng)適當?shù)奶幚砜苫赜玫睫r(nóng)業(yè)、廢水處理或

31、建材等領域。</p><p>　　硅藻土若直接投入廢水中吸附去除污染物，處理效率較低。若將其焙燒、復配或性能改進后再用作廢水處理，可大大提高其凈化效率。生活污水和工業(yè)廢水中的膠體顆粒大多是帶負電的，而硅藻土表面也為負。因此，普通硅藻土作為污水的吸附劑，無法使膠體脫穩(wěn)，處理效果不佳。改性硅藻土有巨大的比表面、強大的吸附性以及表面電性,使其在污水處理過程中,不但能去除顆粒態(tài)和膠體態(tài)的污染物質(zhì),還能有效地去除色度和以溶

32、解態(tài)存在的氮、磷、金屬離子等污染物[10]。改性硅藻土處理城市污水技術可利用較少的投資和運行費用達到較好的污水處理效果，是一項符合我國國情的技術。理論研究和生產(chǎn)性試驗研究都表明，該技術在技術和經(jīng)濟上都是可行的。但因改性硅藻土廢水處理技術還是一項較新的技術，各方面還不完善，還需加強理論和實際工程應用上的進一步研究和探索[11]。改性硅藻土如硅藻土陶粒，硅藻土陶?？蓱腋∮谒妫虼嗽撛O想類似于浮動床生物陶粒處理工藝，其巨大的比表面積可為微生

33、物提供良好的繁衍場所，將有可能較大幅度提高N、P等營養(yǎng)類污染物的處理效率，從而減少人工濕地占地面積，實現(xiàn)人工濕地的小型化與裝置化。</p><p>　　2.1.4 人工曝氣技術</p><p>　　河道曝氣技術是充分利用天然河道和河道已有建筑就地處理污水的一種方法[12]。部分歐美國家的成功經(jīng)驗和我國已經(jīng)開展的一些試驗結(jié)果表明:人工曝氣復氧是治理河流污染的一種有效的工程措施[13]。河道水

34、質(zhì)的污染通常是有機污染物的超標或水中氮、磷營養(yǎng)元素含量較多造成藻類異常繁殖的富營養(yǎng)化污染，有機污染物過多，消耗大量的溶解氧，溶解氧不足，造成水體發(fā)黑發(fā)臭，故可以采用人工曝氣彌補天然曝氣的不足，使其由缺氧轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎跛w，在溶解氧的作用下，河水中的有機物往往為好氧菌所分解，H2S、FeS、NH3等物質(zhì)被氧化成Fe(HO)3和NO3-等物質(zhì)。河道曝氣一般應用于以下兩種情況: 第一種是在污水截流管道和污水處理廠建成之前, 為解決河道水體的有機污

35、染問題而進行人工充氧。第二種是在已經(jīng)過治理的河道中設立人工曝氣裝置作為對付突發(fā)性河道污染的應急措施。人工曝氣復氧對即時消除河道水質(zhì)黑臭效果良好, 是治理河道水質(zhì)黑臭的一種好方法, 且無二次污染。綜合國內(nèi)外河道曝氣的工程實踐可以看出, 在河流水質(zhì)變化的不同時期應用河道曝氣技術, 可以分別達到消除黑臭, 減少水體污染負荷。</p><p>　　河道曝氣技術具有占地面積小、設備投資少、運行簡單、處理水量大等優(yōu)點,且無二

36、次污染,其</p><p>　　費用僅為達到同樣處理效果的污水處理廠投資的1 /4以下；作為一種投資少、見效快的河流污染治理技術, 在很多國家被優(yōu)先采用[14]。目前，國內(nèi)外采用的人工曝氣復氧技術主要有以下幾種 ：（1）純氧增氧系統(tǒng)，主要有純氧一微孔布氣設備曝氣系統(tǒng)，純氧混流增氧系統(tǒng)；（2）鼓風機微孔一布氣管曝氣系統(tǒng)；（3）葉輪吸氣推流式曝氣器等。</p><p><b>　　管

37、道截污</b></p><p>　　河流的污染一般包括工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染、生活污染、畜禽飼養(yǎng)業(yè)污染、受上游水質(zhì)影響和底泥污染物釋放污染等污染源。這些污染物或者通過管道直接排到河道中或者通過雨水管道形成雨污合流排放到河流中。然而，如何根據(jù)污染物量的多少合理地設計排污管直徑的大小、材料以及泵站能力的大小, 并將這些污染源產(chǎn)生的污染物集中起來并且送到污水處理廠中進行處理是十分關鍵的。但是，管道鋪設在既定的排

38、水管網(wǎng)很難再銜接管道。由于河道兩側(cè)住宅或企業(yè)房屋多臨河而建，且均為一二層建筑物， 沿河幾乎無空間敷設截污管道。即使有沿河道路，路幅往往偏小，管道開挖難以實施[15]。因此，只能考慮在河道內(nèi)側(cè)敷設截污管道。</p><p>　　河道截污的現(xiàn)有方法主要是管道截污，也有在陸地考慮以截污井或人工濕地就地截污，但截污井的截污效果很差，而人工濕地又占用大量土地，因此在城市河道周邊陸地實現(xiàn)人工濕地截污并不現(xiàn)實。河道水質(zhì)修復現(xiàn)有

39、方法主要是在污水排入河道后通過曝氣、人工水草、人工浮島、水體養(yǎng)殖措施等；但將排入河道的污水控制在排污口附近的河道局部，并采取強化措施將截留在局部河道的污染物就地消化，其思路及相應技術方法尚無報道。</p><p>　　2.2 技術比較與分析</p><p>　　上述技術都是比較實用的可用于城市內(nèi)河河道截污的技術，但是這些系統(tǒng)都有其優(yōu)缺點和處理上的局限性。嚴格來說,人工浮島屬于人工濕地的

40、一種。相比而言,人工浮島是一種改進的人工濕地技術,可供選擇種植的植物范圍較廣。另外，人工浮島還具有占用土地少,二次污染弱,作為景觀可操作性更高等優(yōu)點。與富營養(yǎng)化水體治理的傳統(tǒng)技術相比,人工浮島的建設工藝簡單、運行成本較低。相對傳統(tǒng)治污技術,人工浮島的工藝費用可以節(jié)省50%以上[1]。不過人工浮島的基質(zhì)容易降解、外來物種侵害等缺陷，如將其與合適的基質(zhì)及植物相結(jié)合，很可能會達到意想不到的凈化效果，從而縮短生態(tài)修復的周期。人工濕地基本上無耗能

41、，無需日常維護，而且其出水水質(zhì)好,具有較強的氮磷處理能力,投資及運行費用低,比較適合于管理水平不很高、水處理量及水質(zhì)變化不很大的城郊或鄉(xiāng)村。人工濕地也存在占地面積大、易堵塞、難以處理高濃度污水、易受氣候地理條件限制等不足[16]。因而，人工濕地應用于處理工業(yè)廢水的實例不不多見。</p><p>　　傳統(tǒng)的人工濕地基質(zhì)主要有土壤、細沙、粗砂、礫石、灰渣及石灰石、沸石、鵝卵石等，除了這些常用的基質(zhì),專家還開發(fā)了許多新

42、型基質(zhì)。硅藻土因其自身的優(yōu)勢，可以作為人工浮島及人工濕地很好的基質(zhì)。研究表明，生物陶粒處理工藝具有很高的脫氮除磷效率。因此，硅藻土陶粒人工濕地，將有可能較大幅度提高N、P等營養(yǎng)類污染物的就地消化效率。此外，硅藻土陶粒自身可懸浮于水面且具有巨大的比表面積，因而是制作人浮動式人工濕地和工浮島的理想材料。河道截污主要是管道截污，因此在河流截污設計及其施工中, 不僅要考慮施工地點的實際情況選擇不同的材料、不同的施工工藝, 同時還要根據(jù)實際的排污

43、管道以及市政管網(wǎng)的現(xiàn)實情況,同時還要依靠排污管網(wǎng)的合理規(guī)劃、截污設備的合理設置。河道截污花費大，施工困難，而且在既定排污口的區(qū)域難于操作。因此，如何在實際的規(guī)劃中更有效地根據(jù)目前現(xiàn)有的網(wǎng)管設施進行河道截污的規(guī)劃也成了截污規(guī)劃中的一個重要步驟。合理規(guī)劃好管網(wǎng)布置，對生活污水處理的后續(xù)設施如人工浮島等將在數(shù)量上極大的減少。河道人工曝氣與其他河道截污技術相比較，主要是處理水量大，可以明顯地除去水體的黑臭味及水體中的有機物，但是這種技術一般在一

44、定的</p><p>　　由于上述截污處理技術存在各自的局限性，但經(jīng)過綜合比較及在客觀條件允許的狀況下，在這里我們提出將硅藻土作為主要原料與其他原料配合制作成硅藻土陶粒，以其作為浮動式人工濕地的主要基質(zhì)進行河道截污并就地消化處理的思路。</p><p>　　河道就地截污裝置的制作 </p><p><b>　　項目目標</b></p>

45、;<p>　　將硅藻土作為主要基質(zhì)，建立一種在截污困難區(qū)域?qū)崿F(xiàn)生活污水就地截污消化及初期雨水污染控制的人工浮島技術及其成套裝置，并基于以上技術與裝置建立示范工程，為從根本上控制城市河道污染、改善河道水質(zhì)提供技術支持。</p><p>　　根據(jù)以上目標，本試驗需制作1套可浮動于水體的硅藻土陶粒人工浮島截污處理成套裝置，并選擇1個位于河道水位線以上的排污口（1個生活污水）建立1套人工浮島截污裝置，現(xiàn)場考

46、察其截污和處理效果。監(jiān)測指標為：COD，pH，TN，TP。將排污口排出的水引入裝置中的沉淀區(qū)，在經(jīng)過清水區(qū)的硅藻土第一次處理之后再經(jīng)過布水管道進入主要處理污水區(qū)域，然后出水排入河道。此外，擬以苣草、水芹、水蕹菜和多花黑麥草作為人工浮島植物。</p><p><b>　　工藝流程及原理</b></p><p><b>　　圖1 工藝流程圖</b>

47、</p><p>　　生活污水排污口位于河水水位30cm之上，實驗處理裝置浮于河面上，水箱內(nèi)的填料區(qū)的出水口低于排污口。而且，出水口位置低于中間水箱的水位，即兩者保持有一定的水位差，利用之間的水壓，將排污口引入的污水經(jīng)清水區(qū)后注入填料區(qū)進行消化處理。</p><p>　　將生活污水引入水箱的沉淀區(qū)，除去生活污水中的顆粒物及其他雜質(zhì)，以防后續(xù)處理裝置堵塞。等到水面達到一定水平，污水從上面流入

48、清水區(qū)底部，清水區(qū)裝有一定量的硅藻土，以減小填料區(qū)處理負荷，從而更好的達到處理效果。清水區(qū)污水達到一定量時，由于水壓，污水將從水箱底部的布水管道流進填料區(qū)，即主要的污水消化處理區(qū)域。水從打滿空的布水管道溢出，直至布滿與出水口一樣的高度，然后污水會以一定流量排出，流入河道。</p><p><b>　　試驗裝置制作</b></p><p>　　該處理裝置主要由沉淀單元、

49、布水單元和人工濕地構(gòu)成，并采用硅藻土陶粒作為人工濕地的基質(zhì)。整套人工浮島裝置由3只水箱，1個鋼鐵框架及12只浮筒組成。3只水箱規(guī)格一致，均為68×50×42cm3，填料高度為28cm，出水口位于填料面上2cm處。其中中間的水箱分為3部分，中間用木板隔離，中間區(qū)域為沉淀沉淀單元，兩側(cè)為布水單元。兩邊的2只水箱模擬人工濕地，均裝有28cm硅藻土填料，作為主要污水消化處理的填料區(qū)。底部靠著中間水箱一側(cè)的箱體打孔，直徑為2c

50、m，用以連接布水管道，每只水箱底部連接著2根布水管道，布水管道即是將清水區(qū)的污水引入填料區(qū)進行進一步的消化處理。聯(lián)成一體的3只水箱用鋼鐵框架固定，然后將鋼鐵框架固定于12浮筒上，整個裝置就浮于河道水面之上。浮筒規(guī)格為50×50×40cm3，單體浮筒最大浮力為81.25kg，那么，12只浮筒浮力為975kg，足夠?qū)⒀b置浮于水面上，人還可以站在浮筒上進行操作，取樣及觀察等現(xiàn)場活動。</p><p>

51、;　　該實驗裝置安裝在寧波大學國防生樓前面的一條河上，該河寬5m，水深1.2m，河道北側(cè)為學生宿舍。河道邊上的排水口排出的水為學生宿舍的生活污水。</p><p><b>　　圖2 裝置示意圖</b></p><p><b>　　圖3 實驗裝置圖</b></p><p><b>　　項目創(chuàng)新點</b>

52、</p><p>　　本項目的主要創(chuàng)新點主要有：</p><p>　?。?）提出將排入河道的污水控制在排污口附近的河道局部，并采取強化措施將截留在局部河道的污染物就地處理的基本思路；</p><p>　?。?）提出利用人工浮島在河道水體中實現(xiàn)污水就地截污并就地處理的技術方法及其成套裝置；</p><p>　　（3）將硅藻土作為主要原料，制作具

53、有脫氮除磷效果的輕質(zhì)硅藻土陶粒；</p><p>　?。?）提出將硅藻土及其衍生產(chǎn)物作為人工浮島的主要基質(zhì)，以大大提高微生物的著生面積，從而提高處理效果； </p><p>　?。?）將現(xiàn)行常用的河道全面曝氣改為在人工濕地基質(zhì)間的局部曝氣（可選），以降低處理成本，提高處理效率。</p><p><b>　　試驗結(jié)果與分析 </b></p&

54、gt;<p><b>　　裝置安裝與運行</b></p><p>　　說明安裝位置、時間、運行的一般情況等。</p><p><b>　　設計水質(zhì)</b></p><p>　　根據(jù)生活污水需要處理達到GB8978《污水綜合排放標準》一級B排放標準后排放，下表為預計進出水水質(zhì)。</p><p

55、>　　表1 凈化處理后出水預期水質(zhì)</p><p><b>　　水質(zhì)分析方法</b></p><p>　　PH：PH計測定；總氮（TN）：堿性過硫酸鉀消解，紫外分光光度法；總磷（TP）：過硫酸鉀消解- 鉬酸銨分光光度法；化學需氧量（COD）：重鉻酸鉀法。</p><p><b>　　試驗結(jié)果及分析</b><

56、/p><p>　　以下表格中的數(shù)據(jù)是2011年3月25日污水處理裝置下水運行一頓時間后，在2011年4月11日后開始對進水及出水進行監(jiān)測的一系列數(shù)據(jù)。</p><p>　　表2　生活污水進出水各水質(zhì)指標記錄</p><p>　　從表2可以得出，寧波大學國防生樓附近生活污水的水質(zhì)，PH值進水和出水都屬于正常范圍，進水TN濃度一般在30mg/l左右，出水TN濃度一般在25m

57、g/l，去除率基本維持在15%左右；進水TP濃度一般在2.5mg/l左右，出水TP濃度一般在1.5mg/l左右，其去除率在30%上下；進水COD濃度一般在100mg/l上下，出水COD濃度70mg/l左右，相對于其他水質(zhì)指標，COD濃度波動較大，但去除率在35%左右。 </p><p>　　從上面5組數(shù)據(jù)來做比較，除了第4組實驗是做了8小時的停留時間的處理，其余4組實驗都是連續(xù)進水及出水得到的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上可以看出

58、，第4組各水質(zhì)指標數(shù)據(jù)的去除率略微高于其他4組的數(shù)據(jù)，TP的去除率更是達到了42.3%。說明，一定的水力停留時間，硅藻土的去除效率會更好。</p><p>　　實驗過程中，本人監(jiān)測了一個水箱出水口8h的水流量，其水流量為0.44t/d。一個水箱硅藻土填料層表面面積為0.25m2，則其水力負荷為1.76t/d/m2。5組實驗各自各個水質(zhì)指標（PH除外）的去除負荷分別為：TN1=6.547g/d/ m2，TP1=1.

59、355 g/d/ m2，COD1=67.65 g/d/ m2; TN2=7.568 g/d/ m2, TP2=0.985 g/d/ m2, COD2=68.46 g/d/ m2; TN3=7.92 g/d/ m2, TP3=0.704 g/d/ m2, COD3=72.51 g/d/ m2; TN4=9.328 g/d/ m2, TP4=1.936 g/d/ m2, COD4=82.72 g/d/ m2; TN5=7.744 g/d/

60、m2, TP5=1.091 g/d/ m2, COD5=48.75 g/d/ m2。那么，各個水質(zhì)指標去除負荷的平均值分別為：TN=7.821 g/d/ m2，TP=1.214 g/d/ m2，COD=68.02 g/d/ m2。</p><p>　　以上述由實驗得出的去除負荷數(shù)據(jù)為依據(jù)，設計一個排污口污水一天（以24h計）的排水量為2t/d，在8h內(nèi)流量為0.67t，且經(jīng)人工浮島消化處理后要達到GB8978《污

61、水綜合排放標準》一級B排放標準后排放。GB8978《污水綜合排放標準》一級B相對應指標的濃度分別為：TN=20mg/l，TP=1.5 mg/l，COD=60 mg/l。取排污口各水質(zhì)指標的平均值作為進水水質(zhì)指標，分別為：TN=26.18 mg/l，TP =2.104 mg/l，COD= 110.6mg/l。那么，一個生活污水排污口在8h內(nèi)各指標的排放總量分別為：TN總=17.54mg，TP總=1.410mg，COD總=74.10mg。出

62、水口在8h內(nèi)各指標的排出總量分別為：TN總=8.8mg，TP總=0.66mg，COD總=26.4mg。那么，按照此實驗中的去除負荷的平均值來估算需要多少表面面積的硅藻土來處理生活污水而使其出水達到一級B標準。去除各指標使其達標所需要的表面積分別為：S1=1.12m2，S2=0.618 m2 ，S3=0.701 m2。為使三者都達標排放，所需要的表面積為1.12 m2。</p><p>　　從上圖表數(shù)據(jù)比較中還可以

63、得出，有一定水力停留時間的處理效果比連續(xù)進水出水處理效果要好。但總體來說，處理效果不是很理想，去除率比較低。在動態(tài)試驗條件下，人工浮島對TN和TP去除率隨水體交換時間的增加而增加，7d時去除率為59.5%，TP去除率為77.4%，COD的去除率不明顯，平均去除率為48.4%（混合植物型人工浮島的動態(tài)水質(zhì)凈化特性）。究其原因，有以下幾個客觀因素：</p><p>　　實驗裝置運行時間短暫，微生物膜還沒完全長好，對T

64、N、COD的降解影響較大；</p><p>　　由于設計上的考慮不夠周全，布水管道數(shù)量不夠，布水管道之間相距甚遠，使填料區(qū)的中間區(qū)域形成死水區(qū)，失去其應有的處理效能。</p><p>　　進水流量過大，導致流經(jīng)填料表面的水量也較大，自然而然水力負荷也跟著變大，處理效果下降。</p><p>　　填料區(qū)表面無植物栽種，失去植物根系能夠去除的污染物。</p>

65、<p>　　填料硅藻土表面帶負電，表面積沒有改性硅藻土大等局限性，無法極大可能地去除污染物。</p><p>　　本實驗中沒有在填料區(qū)種植苣草等水生植物，而水生植物在人工浮島有著重要作用。在人工濕地凈化污水過程中,植物作用可以歸納為三個方面：(1)直接吸收利用污水中可利用態(tài)的營養(yǎng)物質(zhì),吸附和富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì);(2)為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣; (3)增強和維持介質(zhì)的水力傳輸。微生物去除有機

66、物需要消耗氧氣，少了植物根部輸氧，會影響到微生物的脫氮率和COD的去除率。</p><p>　　通過除磷率與脫氮率相比較，除磷率比較高，這是因為除磷主要是通過硅藻土的吸附沉淀作用去除的，而脫氮需要微生物氧化去除，在如此短期的實驗期內(nèi)，微生物膜還沒長好，無法達到很好的去除有機物的效果。</p><p>　　圖4 生活污水紫外光譜圖</p><p>　　譜圖中藍色線表示

67、生活污水進水的吸收圖，紅色線為出水的吸收圖。圖中可以明顯看出，在210-240nm波長范圍內(nèi)有強吸收峰，查有關資料，可知該有機物可能含有2個共軛雙鍵。在這一段波長內(nèi)，出水的吸收峰較進水的吸收峰有明顯的下降，說明在該段波長內(nèi)，該有機物的共軛雙鍵被打斷。最大吸收波峰出現(xiàn)在231nm，最大的差值也出現(xiàn)在231nm，故其最大去除率為0.473。</p><p>　　單個排污口2t/d截污裝置設計 </p>

68、<p>　　在實驗結(jié)果的基礎上，設計單個排污口污水截污裝置，其處理能力為2t/d。該截污裝置分為沉淀單元、布水單元、模擬人工濕地單元。沉淀單元容積為1500×700×850mm；布水單元面積為1500×280mm；模擬人工濕地單元面積為1500×1120mm，其中填料高度為770mm。該裝置主要由3個水箱、20只浮筒、一個鋼架構(gòu)成，兩側(cè)水箱規(guī)格均為1500×1120×

69、1000mm，中間水箱規(guī)格為1500×1260×1000mm；20只浮筒均為單體浮筒，其規(guī)格為50×50×40；鋼架規(guī)格為3510×1510×1000mm。</p><p>　　該裝置需要的材料有3只塑料水箱，一個鋼制鋼架，10根外徑為20mm長度適宜的PVC布水管，一根外徑為50mm的PVC軟管作為連接管。</p><p>　　

70、該裝置的具體安裝及布置見附圖。</p><p><b>　　結(jié)論與展望</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本文提出在截污困難區(qū)域?qū)⑴湃牒拥赖奈鬯刂圃谂盼劭诟浇暮拥谰植?，即在排污口附近局部河道設置類似于人工濕地和人工浮島的小型污水處理裝置，從而實現(xiàn)將污水就地截污、消化后再排入河道。根據(jù)

71、這一思路，本文設計并制作了用于排污口截污的模擬處理裝置，采用該裝置進行了污水處理試驗，并在試驗基礎上提出了針對單一排污口的2t/d處理裝置初步設計方案。其結(jié)果可簡要表述如下：（1）就地截污模擬裝置由沉淀單元、布水單元和人工濕地構(gòu)成，并采用硅藻土及其衍生物硅藻土陶粒等輕質(zhì)多孔空材料作為人工濕地的基質(zhì)。（2）采用新型水上工程用模塊結(jié)構(gòu)浮筒作為處理裝置的支撐材料，其浮力足可支撐污水處理裝置以及數(shù)個成人在浮筒上活動時的重力，從而將整個污水處

72、理裝置構(gòu)成具有景觀功能的親水平臺。（3）初步試驗表明，該裝置基本可用于河道就地截污；在水力停留時間1d條件下，出水水質(zhì)指標要達到GB8978《污水綜合排放標準》一級B標準排放，需要3.36m2的人工濕地面積。（4）在以上試驗結(jié)果的基礎上，提出了一般生活污水排污口就地截污裝置初步設計方案。該設計基本處理流程與模擬裝置相同，處理能力為2t/d，設計總面積達到10.25m2，浮</p><p><b>　

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