岸坡型湿地基质筛选及对城市污染河流处理效果研究

发布时间：2020-05-15 06:41

【摘要】：随着城市化步伐的加快,城镇人口激增、自然资源消耗巨大、生态环境日趋恶化等情况越来越突出,城市河流的受污染情况也随之日益严重。人工湿地作为污水处理技术,近些年来也被越来越多的研究者应用到河湖水质改善以及退化自然湿地生态修复上。与其他污水净化方式相比人工湿地污水处理系统具有前期投入资金少、运行维护便捷、对污水处理效果显著等优势。而人工湿地污水处理技术的核心组成部分湿地基质对污水中氨氮、总氮、总磷以及COD的去除起到了关键的作用,故对湿地基质的筛选是解决人工湿地污水处理的关键技术之一。综合国内外人工湿地对水体修复的研究成果,同时为了解决人工湿地处理系统占地面积大的弊端,研究构建一种新型原位河流水质修复技术系统——多结构岸坡型水质净化系统,本文主要研究了此净水系统中岸坡型湿地基质的选配以及湿地斑块对城市污染河水的处理效果。针对不同湿地基质的筛选,本文采用单一基质的等温吸附试验初步测定了沸石、陶粒、红砖、无烟煤和轮胎颗粒对总磷以及氨氮的吸附处理效果。根据得到的初步试验结果,将现有的5种基质分为12组进行组合基质的等温吸附试验,再从12组种优选出8组进行组合基质的批量吸附试验。试验最终得到3组分别对氨氮和总磷去除效果最好的组合基质。岸坡型湿地填料柱模拟试验中使用了优选出的3种组合基质作为载体进行试验,分别采取以不同水力负荷以及不同进水浓度作为不同试验工况,来考察3组组合基质对污水的处理效果,试验结果显示含有沸石比例较大的组合基质对氨氮和总氮去除效果更好,含有陶粒比例较大的组合基质对总磷去除效果更好。依据岸坡型湿地填料柱模拟试验得到的结果以及综合基质材料的易得性和环保性,选择沸石+无烟煤+轮胎颗粒+红砖组合作为岸坡型湿地中试试验装置Z1的组合基质,选择无烟煤+陶粒+沸石作为岸坡型湿地中试试验试验装置Z2的组合基质。通过试验结果可得出如下结论:试验装置Z1对污染河水中的TN和NH_3-N的处理效果较好,试验装置Z2对污染河水中的TP和COD的处理效果要好于Z1,岸坡型湿地运行选择2-4天作为水力停留时间较为适宜。
【图文】：

为了让读者更加清楚的了解多结构岸坡型水质净化系统的构成及特点，本章将对其进行简单概述。2.1 多结构岸坡型水质净化系统的建造2.1.1 净水系统的组成结构充分利用河岸边坡优势，沿岸坡地形构建一种多结构岸坡型净水系统，系统的纵断面示意图如下图 2-1 所示，，主要组成部分为转输型植草沟、岸坡型湿地、生物缓冲塘以及再生利用塘，并依次按图中顺序用配水管道连接构成。在转输型植草沟斑块种植一些可截留或过滤污水中大颗粒污染物的当地优势型植物物种，在岸坡型湿地中植入一些对氮磷等营养盐处理效果较好的湿地基质和湿地植物，在生物缓冲塘出水口处装配可返回岸坡型湿地的回水管道，在出水水质不达标或不能稳定达标时将处理水返回湿地中循环此水质净化过程以达到预期效果。 转输型植草沟、岸坡型湿地、缓冲塘设置在水陆交错带，再生利用塘设在坡脚区，岸坡与河流相连通。

3.1 试验材料和用水3.1.1 试验基质种类本试验选用沸石、轮胎颗粒、建筑废料（红砖）、陶粒和无烟煤 5 种环保且易得的基质（见图 3.1）进行试验研究。其中沸石、轮胎颗粒、生物陶粒和无烟煤均购自于河南省郑州市，红砖等建筑废料由废旧红砖等打碎而成。各基质的理化性质详见表 3.1。表 3.1 各基质的理化性质及产地Table 3.1 Physicochemical properties and origin of each substrate基质 孔隙率（%） 粒径（mm） 比重（g/cm3） 渗透系数（%） 产地沸石 46.40 2-5 2.0-2.6 0.238 河南轮胎颗粒 2-5 0.63-0.80 河南红砖 52.40 2-5 2.37-2.39 0.008 北京陶粒 43.62 2-5 2.08-2.09 0.384 河南无烟煤 46.42 2-5 2.5-2.53 0.288 河南
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

【参考文献】

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本文编号：2664627