青藏高原高寒缺氧地区低温生活污水的深度处理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李德生 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-04-30 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 程国栋 |
| 关键词 | 青藏高原 青藏铁路 低温生活污水 污水深度处理 强化混凝 催化电氧化 水源水质标准 |
| 其他题名 | Study on advanced treatment of low-temperature domestic sewage in the extremely cold and hypoxia region of Qinghai-Tibet Plateau |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 中文摘要 | 青藏高原素有“世界屋脊”之称，海拔高、空气稀薄、气压低且寒冷，属于典型的高寒缺氧地区。青藏铁路地处高原腹地，从格尔木至拉萨段的自然条件恶劣、生态环境脆弱，途经的“三江源”地区是重要的产流区和水源涵养源，“三江源”的生态环境直接影响着我国的生态保护及经济发展状况。其中清水河、楚玛尔河、沱沱河等河流水体的水质为《地表水环境质量标准》（GHZB－1999）中的Ⅰ类水质。青藏铁路沿线各站区排放的生活污水若不经处理或处理不当，将对青藏高原河流地表水体造成严重污染。 国家环保总局明确规定青藏铁路沿线生活污水处理后在沱沱河站应执行《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020-93）二级标准，其它车站应满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准要求。将生活污水处理达到污水综合排放标准在一般地区现已有较多的成熟技术和工艺可以采用，但青藏铁路沿线的多数站区海拔都在4000 m以上，空气稀薄而且寒冷，污水水温一般低于5℃。在这样特殊的地区实施污水处理以前尚没有工程实践，也无直接借鉴的技术，且在此条件下处理生活污水达到生活饮用水水源水质标准排放，属国内外首举。 针对青藏铁路沿线生活污水的特点以及污水处理后的特殊要求，论文首先对催化电氧化工艺、生物接触氧化法和SBR法等处理技术进行了方案比选。然后通过实验室和现场试验研究，建立了高寒、缺氧、海拔4000 m以上环境条件下的生活污水处理理论及技术；提出了污水强化混凝预处理加催化电氧化深度处理的组合工艺；研究了强化混凝、催化电氧化技术深度处理低温生活污水的机理；研发了具有自主创新的成套处理设备，实现了将沱沱河站低温生活污水处理成生活饮用水水源二级水质的要求。研究得到的主要结论如下： （1）研究建立的污水强化混凝预处理加催化电氧化深度处理的组合工艺理论与技术，可使低温生活污水中COD、氨氮、LAS、NO3－–N污染物分别去除97.2 %、85.8 %、97.6 %、84.9 %，出水可达标排放；使低温无粪便生活污水中COD、BOD5、氨氮、LAS、NO3－－N、色度污染物分别去除98 %、97 %、81 %、98 %、86 %、96 %，处理后水质可达到《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020-93）二级标准；使混入小便的沱沱河站低温无粪便生活污水，通过出水辅助次氯酸钠折点氯化法，可确保出水氨氮小于1 mg•L-1。 （2）研究建立的强化混凝预处理理论较普通混凝预处理的主要不同点在于采用了复配投药技术，其关键点是在污水中首先投加高分子聚合铝PAC与原水充分混合，之后再投加高分子助凝剂聚丙烯酰胺PAM，使污水中的微细颗粒形成桥联状的粗大絮体颗粒。经对比试验证明：采用复配投药50 mg•L-1 PAC +0.5 mg•L-1 PAM可使形成的絮体颗粒大而密实，该工况下的强化混凝处理不仅可提高污染物的去除率，减少混凝剂的投加量，而且能减少产泥量，降低污泥处理费用及运行成本。研究结果表明：①强化混凝预处理可使出水的COD去除率在55 %左右，SS去除率在88 %左右，TP去除率在80 %左右；②强化混凝预处理低温生活污水能使处理效果几乎不受进水水温的影响或影响较小，该项技术应是青藏铁路站段低温生活污水较理想的预处理技术。 （3）研究建立的催化电氧化技术为低温生活污水处理的核心。该技术以自主研发的钛基质涂层电极为催化电氧化反应器的阳极，在电场作用下，电阳极和反应器中固体催化活性填料共同与污水接触发生“表面羟基化”，从而使低温生活污水中的污染物彻底高效分解，且不产生二次污染。反应器中的固体催化活性填料在电场作用下与电催化阳极相呼应，形成了“面包片”式的多孔电极，因而使电极析氧电位得到提高，阻碍了副反应的发生，降低了污染物氧化时的活化能，降低了能耗，提高了电流效率，同时也加速了污染物的降解速率。 研究结果表明催化电氧化反应器对低温生活污水的处理效果与电极板材料、填料、槽电压、极板间距、反应时间等因素有关。①在反应时间为120 min，槽电压为10 V，极板间距为5 cm时，低温生活污水的COD一次性去除率可达95 %左右，NH3-N去除80 %左右，处理出水中高锰酸钾指数小于6 mg•L-1；②在直流电的作用下反应器具有消毒灭菌功能，处理出水的大肠菌群数为2.5×103 个•L-1，达到了《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020-93）的二级标准（≤10000 个•L-1）；③经催化电氧化技术处理后的低温生活污水可直接回用，对充分利用水资源和保护青藏高原脆弱的生态环境具有较大的环保效益和经济效益。 （4）通过实验室和现场试验研究而自主创新开发的污水强化混凝预处理加催化电氧化深度处理组合工艺的高原低温生活污水成套处理设备，通过实地考查证明，设备设计合理、性能优良、运行可靠、操作方便、维修便利、能耗较低。 总之，本文建立的适于高原寒冷、缺氧环境条件下的生活污水处理的理论、技术及设备，不仅解决了青藏高原低温生活污水深度处理的难题，确保了青藏铁路沿线水资源不受破坏，而且对生活污水的处理方法和理论进行了扩展，对高原高寒地区的生活污水处理有重要的理论意义和实践指导作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 129 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21615]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李德生. 青藏高原高寒缺氧地区低温生活污水的深度处理研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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