【摘 要】
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针对当前四川地区农村水资源不足、水体污染凸显、耕地紧张等现状,农村生活污水处理出水满足回用或生态补水水质要求显得十分必要。目前,农村分散生活污水普遍存在收集率和处理率低,污水处理设施存在投资及运行费用高、维护不便以及出水水质较差等问题。因此,亟需研发经济高效易维护的农村生活污水处理技术。本论文探讨传统砾石和沸石-粉煤灰陶粒基质人工湿地对氮磷的去除效果,同时考察了各湿地中微生物的数量变化规律以及空心
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针对当前四川地区农村水资源不足、水体污染凸显、耕地紧张等现状,农村生活污水处理出水满足回用或生态补水水质要求显得十分必要。目前,农村分散生活污水普遍存在收集率和处理率低,污水处理设施存在投资及运行费用高、维护不便以及出水水质较差等问题。因此,亟需研发经济高效易维护的农村生活污水处理技术。本论文探讨传统砾石和沸石-粉煤灰陶粒基质人工湿地对氮磷的去除效果,同时考察了各湿地中微生物的数量变化规律以及空心菜和水芹菜季节交替种植模式下各经济作物的生长情况。同时系统分析对比了传统工艺1:厌氧、传统工艺2:厌氧/简易好氧、传统工艺3:厌氧-砾石人工湿地和厌氧-组合填料人工湿地、目标工艺:厌氧/简易好氧-砾石人工湿地、厌氧/简易好氧-组合填料人工湿地,共6种工艺对农村分散式生活污水的处理效果,从运行效率、投资和运行成本等方面对传统工艺和目标工艺进行比较,最终选出厌氧/简易好氧-人工湿地（粉煤灰陶粒-沸石-火山岩）为农村分散生活污水处理的适宜技术。主要研究结果如下:（1）传统工艺1:厌氧和传统工艺2:厌氧/简易好氧两种工艺进行处理效果分析。运行期间,厌氧工艺在对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为38.62%、7.07%、8.55%和7.71%;厌氧/简易好氧组合对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为69.48%、37.92%、28.39%和22.25%。但厌氧工艺和厌氧/简易好氧工艺的出水水质均不能达到四川省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB51/2626-2019）的一级标准,后续不再对上述两种传统工艺进行研究探讨。（2）人工湿地的构建。首先采用Langmuir和Freundlich等温吸附试验对7种填料进行筛选,对比发现,沸石和粉煤灰陶粒对氮磷有较好的吸附效果。选定沸石、粉煤灰陶粒、火山岩3种高效吸附性填料进行组合配比试验,确定最优配比沸石:粉煤灰陶粒:火山岩=1:1:1,该组对氮、磷均有较好的吸附效果,24h后对氨氮和TP的去除率分别为57.97%和72.42%,吸附量分别达到0.0792 mg/g和0.086 mg/g。人工湿地植物选择经济型蔬菜,构建适合季节及温度变化的空心菜和水芹菜交替模式。（3）人工湿地处理效果研究。主要分析对比了人工湿地（组合填料）和人工湿地（砾石）在不同温度和水力负荷下对污染物去除的变化规律。人工湿地（组合填料）出水水质明显优于人工湿地（砾石）,冬季水力负荷从0.23m~3/m~2·d降0.15 m~3/m~2·d时,人工湿地（组合填料）对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率从55.83%、63.32%、63.34%和44.44%增加至64.79%、76.37%、69.97%和64.97%,其中NH4+-N和TP去除明显增加;高效吸附性填料的投加能增强人工湿地的抗低温能力以及抗冲击负荷能力,该湿地可在温度较低、出水水质变化较大的农村地区大范围推广。（4）人工湿地微生物数量和经济作物生长状况分析。对比不同人工湿地中微生物数量及变化规律发现,人工湿地（组合填料）中组合填料的投加有利于微生物固着生长;厌氧/简易好氧-人工湿地（组合填料）中各功能菌数量最多,其数量是厌氧-人工湿地（砾石）以及厌氧/简易好氧-人工湿地（砾石）中功能菌数量的1.5-2倍。根据经济作物生长状况分析,推测组合填料的投加可能不利于空心菜生长。水芹菜在生长过程中各指标含量相似,生长状况稳定,受填料以及温度的影响较小,适宜在冬季的人工湿地中种植。（5）传统工艺3:厌氧-人工湿地及目标工艺:厌氧/简易好氧-人工湿地及共4种工艺运行处理效果研究对比以及效益评价。通过对比,厌氧/简易好氧-人工湿地（陶粒-沸石-火山岩）组合工艺能达到最好的出水效率,COD、NH4+-N、TN和TP的平均出水浓度分别为24.89mg/L、5.61mg/L、10.96mg/L和1.28mg/L,达到四川省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB51/2626-2019）的一级标准。该组合工艺建设成本约为1910元/户,不占用耕地且运行成本低（0.1元/d）,其环境效益、技术性能以及经济效益三方面评价均最高,具有高效、稳定、节能、省地、易管的特点,适用于在分散式农村地区推广。
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