隨著我國城市污水處理廠的不斷增加,二級出水氮磷已成為水體富營養(yǎng)化的重要污染源之一。因此,需要對二級出水氮磷進一步去除。人工濕地作為經(jīng)濟、生態(tài)處理工藝而廣受歡迎,但依舊存在氮磷(尤其是氮)去除效率不高的問題。本論文為了提高人工濕地的脫氮除磷效率,研究了顆粒生物炭人工濕地對二級出水氮磷的去除效果及機理。主要研究內容為:顆粒生物炭表征及氮磷釋放實驗;顆粒生物炭人工濕地對氨氮為主的二級出水氮磷去除效果及機理;顆粒生物炭人工濕地對硝態(tài)氮為主的二級出水氮磷去除效果及機理。主要研究結果如下:(1)粘結劑添加和干燥處理并未減少小麥生物炭的比表面積,在本研究中顆粒生物炭的比表面積為22.18m2/g是粉末生物炭的4.11倍。顆粒生物炭含有豐富的C元素(含量60%以上)和部分有機物,能緩慢釋放COD,釋放量是粉末生物炭(14.83mg/g)的1.64倍,具有作為反硝化碳源的潛力。但也有極少量的NH4+-N(0.03mg/g)和一定量NO3--N(1.05mg/g)、TP(1.01mg/g)釋放。(2)顆粒生物炭人工濕地(GB)對以氨氮為主的二級出水中TN、NH4+-N的去除率為78.61%、93.03%,無顆粒生物炭人工濕地(CK2)對TN、NH4+-N去除率為60.60%、85.12%,無顆粒生物炭和植物系統(tǒng)(CK1)對TN、NH4+-N去除率為13.12%、52.11%。GB的脫氮效果最好,出水NO3--N濃度最低,為1.69mg/L。GB的出水TP濃度波動較大,伴有磷釋放現(xiàn)象,但后期對TP的去除效果最好(90.01%)。顆粒生物炭促進了蘆葦生長,蘆葦?shù)闹旮吆蜕锪枯^未添加顆粒生物炭的人工濕地分別增加了7.17cm和0.29g/株。顆粒生物炭顯著增加了人工濕地蘆葦根系分泌的有機酸量,較未添加顆粒生物炭的人工濕地蘆葦根系分泌有機酸增加了1.84倍。此外,顆粒生物炭增加了反硝化微生物的多樣性,維持多種反硝化菌(Exiguobacterium、Bacillus、Pseudomonas、Rhodobacer、Steroidobacter)的存在。(3)初次啟動階段,顆粒生物炭人工濕地(GB)對以NO3--N為主二級出水中TN、NO3--N、TP的去除率為82.19%、95.38%、87.92%,顆粒秸稈人工濕地(GS)對TN、NO3--N、TP去除率為60.27%、72.60%、76.52%,無碳源人工濕地(CK)對TN、NO3--N、TP去除率為48.66%、56.08%、62.71%。GB和GS的脫氮除磷效果優(yōu)于CK,GB的效果最好。表明外加碳源可以改善人工濕地的氮磷去除效率,顆粒生物炭比顆粒秸稈更適合用于人工濕地凈化二級出水氮磷。顆粒生物炭能夠在濕地中長期發(fā)揮作用,再次啟動階段的GB仍然能保持較高的94.88%TN、99.84%NO3--N、90.51%TP去除率。顆粒生物炭促進蘆葦根系分泌物的釋放,分泌的有機酸量是顆粒秸稈人工濕地蘆葦根系分泌有機酸量的4.10倍。顆粒生物炭增加濕地微生物群落的多樣性和反硝化菌(Gemmatimonas,Longilinea)的豐度。綜上所述,顆粒生物炭是很好的反硝化碳源,可以提高人工濕地凈化二級出水氮磷的效率。它的應用可以很好的減緩水體富營養(yǎng)化和秸稈資源化利用率低等問題。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

圖 2-1 實驗裝置圖Figure2-1 Experimental device diagram處理廠二級出水，進水濃度依照出水排放標準下污水中的氮多以氨氮形式存在，因此實驗選擇自來水配制而成，包含 50 mg/L 蔗糖，57.2），6.59 mg/L KH2PO4（1.5mg/L，以 P 計），110 mg/LCaC12。該人工濕地采用間歇進水，進水炭人工濕地對硝態(tài)氮為主的二級出水氮磷生物炭在不同時期對人工濕地二級出水（氮以驗分為兩個啟動階段進行。的碳源（顆粒秸稈和顆粒生物炭），來比較分析研究人工濕地氮磷去除機理。

圖 2-2 實驗裝置圖Figure2-2 Experimental device diagram階段索顆粒生物炭和秸稈顆粒在人工濕地中長期運用的可能性，啟動人工濕地，并對各裝置人工濕地進行預培養(yǎng)，待系統(tǒng)穩(wěn)定的進水方式、水力負荷和水質指標的選擇與初次啟動階段保在實驗過程中發(fā)生損壞，實驗數(shù)據(jù)的真實性受到影響，因此的數(shù)據(jù)進行比較分析。待實驗結束后，測量蘆葦?shù)闹旮吆蜕锔捣置谖锖蜐竦匚⑸锶郝浣Y構進行分析。方法(Test Methods)標檢測方法試指標為：COD、TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TP、PO4法中重鉻酸鉀法、堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法、納什紫外分光光度法、N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法、過硫酸光度法、鉬酸銨分光光度法進行測定。

3 顆粒生物炭表征和釋放實驗3.1.2 顆粒生物炭 SEM-EDS 能譜分析表 3-2 生物炭元素組成Table 3-2 The elemental composition of biochar樣品 C O Al Si Cl Mg K Ca Fe Cu粉末生物炭69.38% 26.09% - 0.32% 0.96% - 2.62% 0.48% - 0.15%顆粒生物炭63.49% 22.75% 0.62% 4.17% 1.78% 0.60% 4.4% 1.78% - -

【參考文獻】

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本文編號：2828057