组合生态工艺除氮试验及EFDC数值模拟研究

发布时间：2020-04-15 05:34

【摘要】：随着城市化发展,使得河水面临着严峻的水污染问题,影响着人们生产和生活,传统的化学处理方法需要投放大量药剂,易产生新型污染的同时也增大了处理成本,因此选取生态方法解决水污染问题成为关注的热点。针对长春市西北部新凯河水系的水质调查发现:新凯河、永春河、雷家沟及西新水库、太平池水库、波罗湖水体全部为劣Ⅴ类水体。为了保障“引新济太”工程引水水质安全,长春市结合水域、水体污染的途径、性质和特点,提出采用“四法串联”生态治水集成技术(曝气氧化塘法、渠道表流湿地法、生态河道法、芦苇湿地净化法)净化新凯河水体,恢复河道生态系统及自净功能。本文以各处理单元作为研究对象,介绍设计流程,分析人工湿地填料对氨氮吸附影响,确定最优吸附条件,并对研究区进行水动力模拟,模拟研究区各处理单元的水流情况。主要研究结果如下:1、结合本工程实际水质情况,为满足污染物去除效果,以BOD_5负荷为依据,确定阿科蔓氧化塘、表流人工湿地、生态河道的处理面积分别为:1134 m~2、1800 m~2、3540m~2。2、各处理单元对COD、氨氮、三氮、总磷的处理效果程度依此为:组合工艺多级人工湿地阿科蔓泛氧化塘。对COD、氨氮、三氮、总磷的最高处理率为53.3%、91%、97.07%和76%,均发生在夏季。组合工艺对污染物的去除效果均达到本次设计出水标准。适宜的温度和溶解氧含量对氨氮、COD的处理效果有正向影响,温度提高且添加曝气设备使溶解氧含量高时污染物去除率高。3、利用Design expert进行生物陶粒吸附NH_4~+试验设计,进行基于反应时间、陶粒粒径和初始NH_4~+浓度的单因素试验及多因素试验:确定三种因素的影响由大到小的顺序为初始浓度生物陶粒粒径反应时间。同时试验建立的响应曲面模型有较高的拟合度,确定粒径为9.61 mm,初始浓度为120 mg/L,反应时间为1434 min时NH_4~+的吸附量最大。4、构建研究区:阿科蔓氧化塘、表流人工湿地、生态河道及混合植物人工湿地的水动力模型,应用EFDC软件对水深进行拟合,模型结果显示,除末端混合植物湿地水位模拟值与实际监测值差异较大外,其余各单元水位模拟值与实际监测值较为接近,实测与模拟值均能控制在0到0.03m差值范围内,相对误差控制在0到15%之间。但整体能够较好的反映研究区水深变化趋势。
【图文】：

技术路线图,技术路线,生态工艺,城市污染

图 1-1 技术路线Fig.1-1 Technology roadmap1.4 本章小结城市污染河水问题严重，对其治理迫在眉睫。利用生态的方法解决生态问题是新时期的方向。选用氧化塘、人工湿地在内的污水处理方法，具有投资低、工艺简单、便于管理、运行稳定及处理效果好等优点。国内外做了许多关于多级串联生态工艺处理城市污染河水的研究。本文主要研究在寒冷地区多级生态工艺的运行效果、填料对 NH4+的吸附效果及影响因素响应面分析，并建立研究区水动力模型。

平面布置图,平面布置图,工程,位置

图 2-1 工程位置及平面布置图Fig.2-1 Engineering location and layout池设计的确定试验单元独立试验所需水量 Q总=2500m3/d，，考虑蒸发砂池有效容积 3000m3，超高 0.5m，池体尺寸为 55m×3量为：V = 总× 砂砂沉砂量，kg/m3，本次设计取 1.21 kg/m3；
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52

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