腐殖填料滤池有机物降解行为及动力学模型研究

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1、ThestudyonorganicmatterremovaldegradationanddynamicmodelinHumifiedmediaFilterADissertationSubmittedtotheGraduateSch001ofNanjingUniversityfortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYJnanWANGSupervisedbyAssociateProfessorJunWUProfessorJianzhongZHENGSchooloft

2、heEnvironment，NanjingUniversityMay2011南京大学学位论文原创性声明’J㈣必本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注引刚的内容外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：三古菊日期：2．o，／_j．23南京大学学位论文使用授权声明本学位论文作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复

3、印件和电子文档，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被夯阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权南京大学研究生院办理。⋯一虢溯聊娩够科嗍川儿甜南京大学硕士学位论文毕业论文题目：鹰蕉墓越选迪直扭塑隆鲣短边区动左堂搓型亟窒巫缝兰猩专业2鲤墨级硕士生姓名：王娟指导教师(姓名、职称)：昱至副数攫基建主教拯摘要腐殖填料生物滤池(HumifiedmediaFilter，即HF工艺)是以腐殖填料构筑

4、的，介于无机砂滤池和生物滤池之间的污水处理新工艺。HFI艺已投入农村生活污水分散处理工程应用，但在实际运行过程中，仍存在总氮去除率不高，占地面积偏大等的问题。针对以上问题，对系统有机物降解行为特征展开研究，了解腐殖填料的表面性质，结合腐殖填料宏观水力学性质的差异，初步探索腐殖填料宏观与微观指标相结合的评价体系建立方法，结合各腐殖填料生物滤池有机物去除率、系统内生物种群及生物总量的差别，分析腐殖填料生物滤池COD降解特征。通过腐殖填料滤池及附着生长完全混合系统的运行，建立腐殖填料生物滤池动力学模型，为构建腐

5、殖填料生物滤池的理论体系奠定基础，服务于系统填料改性及工艺优化，提升工艺效能。腐殖填料生物滤池有机物降解行为研究主要从填料微观结构研究、宏观水力学性能考察、COD降解特征研究及腐殖填料生物滤池动力学模型的建立四个部分展开。主要研究结果如下：(I)观察四种填料的扫描电镜图发现，河沙及煤炭表面粗糙程度较小，主要由颗粒状物质构成；泥炭和腐殖垃圾表面粗糙构成方式相似，均以团聚体三维空问结构为主。采用X射线光电予能谱仪对填料进行分析后发现，四种填料均有Si、C、0及V等元素的存在；同时，腐殖垃圾表面有K元素，煤炭表

6、面有AI、Zn，河沙表面有zn、K的存在。对四种填料进行傅里叶变换红外光谱分析后发现，四种填料表面均含有羟基类、乙烯类化合物，均有si．o．si基团的存在；泥炭及煤炭中还可能分别含有脂肪族类及具有二个双键的五元环杂环化合物。四种填料比表面积的大小顺序为泥炭>腐殖垃圾>煤炭>河沙，阳离子交换容量大小顺序为腐殖垃圾>泥炭>煤炭>河沙。(2)在清水和模拟污水的条件下，各滤池饱和水力渗透系数的大小顺序均为泥炭>腐殖垃圾>河沙>煤炭。清水条件下，各生物滤池渗透系数较高，进水变为模拟污水后人幅卜-降，除煤炭外其他生物

7、滤池的水力渗透系数仍相当可观。南京大学硕士学位论文(3)结合各腐殖填料生物滤池有机物去除效率、生物种群及生物量等的差异，分析各生物滤池有机物降解特征。稀释平板涂布法分离出各生物滤池中发挥主要作用的微生物共三种，各系统菌落数量有差异，但种类相同。三种腐殖填料生物滤池在进水有机物浓度为500m∥L及1000lIl∥L时均有较理想的有机物去除效率。三种腐殖填料生物滤池中泥炭构筑的腐殖填料生物滤池有机物比降解速率最小，因而微生物比增长速率最小，微生物增长和自身氧化最易趋向于动态平衡，对应的饱和水力渗透系数最大，滤

8、池最不易发生堵塞，最有利于腐殖填料生物滤池长期稳定运行，证明泥炭是一种优良的生物介质。(4)采用泥炭作为处理构筑物，在泥炭浓度为lOg／L的完全混合系统中，根据Monod模式计算得半速率常数Ks=178．6mg／L、最大比降解速率Vm戤=1．29×104d～，结合滴滤池系统不同COD浓度下去除效率，最终建立泥炭腐殖填料生物滤池的动力学模型：≮／&=exp(一2．04x10一C／F)，并通过实验进行了验证。关键词：腐殖填料滤池；