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针对西北干旱半干旱地区农村生活污水量和水质特点以及农田灌溉用水短缺等综合因素,本课题提出高效(异波折板)水解酸化-水平潜流人工湿地组合工艺处理农村生活污水,该工艺对污水中的有机污染物具有较好去除效果的同时氮磷保留最大化。首先通过填料吸附脱氮除磷静态及动态试验进行填料的比选,选择出对氮磷吸附能力相对较弱的填料,然后通过建立模拟装置分别研究高效(异波折板)水解酸化处理单元及水平潜流人工湿地单元对农村生活污水中COD、铵态氮、TN和TP的变化过程及其影响因素,确定各处理单元的的最佳运行参数,并考察稳定期间组合工艺系统对生活污水中COD、铵态氮、TN、TP和SS的变化过程。试验结果表明:(1)采用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对无烟煤、沸石、麦饭石和磁铁矿四种填料的吸附脱氮除磷特征值进行吸附等温曲线的拟合。研究发现,Langmuir等温吸附方程适合描述麦饭石、磁铁矿和无烟煤填料的吸附除磷特征变化,其同样适合描述麦饭石和沸石的吸附除氮特征变化。而Freundlich等温吸附曲线则适合描述沸石填料吸附除磷特征,其同样适合描述无烟煤和磁铁矿填料的吸附除氮特征。四种填料中对磷理论饱和吸附量从大到小依次为无烟煤、沸石、磁铁矿和麦饭石,对氮的理论饱和量从大到小依次为沸石、无烟煤、磁铁矿和麦饭石。麦饭石填料对氮磷的吸附能力较弱。选用麦饭石作为人工湿地的填料,能更大程度的保留作物所需的氮磷等营养元素。(2)启动阶段通过直板与高效(异波折板)水解酸化池对COD的去除效果的比较,可以发现两者对于COD的去除率在74 d左右都达到稳定值,平均去除率分别为39.95%和47.54%,启动完成。启动阶段高效(异波折板)水解酸化池对生活污水中铵态氮的保留率从108.67%增加到113.61%,最后减少到111.45%,对生活污水TN的平均保留率从84.26%上升到92.24%,最后上升到95.27%,对生活污水中TP的平均保留率从71.64%上升到87.43%,最后下降到77.82%。运行阶段通过比较不同水力停留时间(12 h、18 h和24 h)直板与高效(异波折板)水解酸化池对COD的去除效果的比较,可以发现两者对于COD的去除率都随着水力停留时间的延长而增大。水力停留时间为12 h,直板水解酸化池对于生活污水中COD平均去除率为19.17%,而高效(异波折板)水解酸化池对于生活污水中COD平均去除率为34.59%,增幅为15.41%。在水力停留时间为18 h,直板水解酸化池对于生活污水中COD平均去除率为22.75%,而高效(异波折板)水解酸化池对于生活污水中COD平均去除率为44.99%,增幅为22.24%。水力停留时间为24 h,直板水解酸化池对于生活污水中COD平均去除率为34.35%,而高效(异波折板)水解酸化池对于生活污水中COD平均去除率为58.89%,增幅为24.54%。高效(异波折板)水解酸化池相对于直板水解酸化池提高了对于生活污水中COD的去除率。不同水力停留时间下高效(异波折板)水解酸化池相对于直板水解酸化池对于生活污水中COD的去除率的提高程度不同。在最佳水力停留时间为24 h,高效(异波折板)水解酸化池对COD的平均去除率为58.89%,其对铵态氮、TN和TP的平均保留率分别达到121.56%、85.49%和75.00%,对COD有更大程度的去除,而能更好的保留氮磷等作物所需的营养元素。另外,随着COD浓度(低、中和高)的增加,高效(异波折板)水解酸化池对进水中COD的去除率升高,对TN和TP及铵态氮的保留率影响不大。随着反应温度(8-10℃、10-20℃和20-25℃)的升高,高效(异波折板)水解酸化池对进水中COD的去除率升高,对TN和TP的保留率不同程度的减小,对进水中铵态氮的保留率升高。(3)启动过程麦饭石填料类型的水平潜流人工湿地对于进水中COD去除率普遍不高,处在19.88~61.08%的范围;对于生活污水中铵态氮的保留率较高,呈现出先减小,后趋于稳定的趋势,处在56.62~91.95%的范围;对于生活污水中TN的保留率较高,呈现出先减小,接着增大,然后减小,最后趋于稳定的趋势,处在74.17~97.80%的范围;对于生活污水中TP的保留率较高,呈现出先增大,后减小,最后趋于稳定的趋势,处在53.95~86.19%的范围。水平潜流人工湿地经54 d启动完成。运行阶段,控制污水在水平潜流人工湿地内的水力停留时间为12 h、18 h和24 h和进水中COD浓度(低、中和高)以及温度(8-10℃、10-20℃和20-25℃)。随着水力停留时间的延长,水平潜流人工湿地对进水中COD的去除率增加,其对铵态氮、TN和TP的保留率不同程度的减小。在最佳水力停留时间12 h,水平潜流人工湿地对进水中COD、铵态氮、TN和TP的平均保留率分别达到53.93%、57.99%、79.09%和77.30%,对COD的去除能满足要求,而却能更大程度的保留氮磷等作物所需的营养元素。另外,随着COD浓度的增加,水平潜流人工湿地对进水中COD的去除率升高,对铵态氮、TN和TP的保留率影响不大。随着反应温度的升高,水平潜流人工湿地对进水中COD的去除率不同程度的增加,对铵态氮和TN的保留率不同程度的减小,而对进水中TP的保留率影响不大。(4)稳定运行期间,组合工艺对COD和SS的去除率分别处在76.87~82.56%和90.92~94.69%,对铵态氮、TN和TP的保留率分别处在53.11~60.69%、68.88~78.22%和54.30~65.24%的范围内。采用高效(异波折板)水解酸化-水平潜流人工湿地技术处理农村生活污水,出水水质中COD和SS平均出水浓度均达到了《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)用水的要求,同时氮磷保留最大化。