潜流型人工湿地对氮污染物的去除效果研究

发布时间：2020-11-09 22:49

　　 人工湿地处理污水具有出水水质好,基建投资和日常运行费用低,维护管理方便等优点,且具有美学价值,特别符合国际上污水处理的小型化和分散化的最新环保理念,值得在中小城镇大力推广。但是,人工湿地对污染物的去除效果受到多种因素的影响和制约,诸如气温、基质属性、湿地植物、土壤微生物和湿地蒸发蒸腾等,而这些因素限制了湿地净化效果的进一步提高,目前正在成为限制湿地推广应用的瓶颈因素。 本文针对湿地脱氮的主要影响因素,通过构建系列湿地模型,以污水厂初沉池出水作为湿地进水,在湿地稳定运行后,2002年9月至2005年4月,全面考察了影响湿地脱氮率因素和湿地脱氮率间的关系。研究内容主要包括:(1)不同湿地植物对脱氮效果的影响,试验首次研究了湿地植物光合作用和蒸腾特性的变化规律及其对湿地脱氮的影响,从侧面研究湿地植物在湿地脱氮过程中的作用;(2)湿地基质对NH4+-N和TN的吸附净化,以及净化过程中NO3--N的转化规律研究;(3)湿地中脱氮微生物的种群分析研究,结合湿地脱氮效果以MPN-FISH方法对湿地中硝化菌群进行了统计分析;(4)不同植物湿地中溶解氧分布规律研究,以及溶解氧水平对脱氮效果的影响;(5)全面分析研究了湿地构型、水力条件及运行方式等对脱氮效果的影响,最后进行了部分湿地强化脱氮试验。综合试验数据,文章深入探讨了湿地脱氮的机理,分析组成湿地的基质、植物和微生物在脱氮过程中的作用。试验发现,湿地植物的光合作用强度影响湿地整体的脱氮效果,光合代谢总量影响湿地TN的去除量;在所有的湿地植物中,芦苇的光合作用强度较大,水分利用率较高,根系泌氧量大;仅靠湿地基质吸附去除污染物的效果较差,而基质和植物根系及微生物的结合才是湿地脱氮的最佳介质;MPN-FISH分析表明,曝气后湿地硝化菌生长环境得到改善,菌群数量提高;同时借助“灰箱”理论,运用神经网络模型对湿地的运行条件进行优化,并在此基础上提出湿地强化脱氮的可行方法。最后试验以高污染负荷废水为对象,进行强化脱氮试验并加以验证。另外,在考虑高效脱氮的前提下,试验探讨了湿地对磷的去除效果,研究了湿地除磷的机理,对于全面提高湿地脱氮除磷功能具有借鉴意义。 本研究结合试验成果探讨了人工湿地的脱氮机理,提出人工湿地高效脱氮运行的适用技术,对于推广人工湿地在不同地区和条件下的应用具有重要意义。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2005
【中图分类】：X703
【部分图文】：

东南大学博士学位论文4I 水平流人工湿地（Horizontal-flow system，简称为HF），构造如图1-1 所示。水平潜流人工湿地因污水从一端水平流过基质床而得名。床体设有防渗层，防止污染地下水。与自由表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染物的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象。但其脱氮除磷效果不如垂直潜流人工湿地。II 垂直流人工湿地（Vertical Flow Wetland，简称为VFW）。与水平流人工湿地相比，VFW供氧效果较好，系统硝化能力较强，对NH4+-N和TN的去除效果较好，但构造比较复杂，且对SS的去除率不高

9.8m/s； v—渗流平均流速，m/s述各式，即可确定湿地床的基本尺寸。湿地床长度 L 通常定为 20～50m。过长，易造死区，且使水位难于调节，不利于植物的栽培。此外，湿地的长宽比 L/W 也不应过大 3/1 以下，常采用 1/1，对于以土壤为主的系统，L/W 比应小于 1/1。床深 D 一般须根的种类及根系的生长深度确定，以保证湿地床中必要的好氧条件。对于芦苇湿地系统生活污水时，D 一般取 0.6～0.7m；而用于较高浓度有机工业废水的处理时，D 一般在 0。床横截面面积与温度、有机负荷无关，只受基质的水力学特性影响。在借鉴有关经研究人员建议，通过基质横截面的平均流速 Q/AC以不超过 8.6m/d 为宜，以避免对基破坏。湿地床底坡一般取 1～8%，须根据基质性质及湿地尺寸加以确定，对以砾石为一般可取 2%。工湿地模型的建造试验所需，在南京锁金村污水处理厂初沉池旁建造 8 个潜流型人工湿地模型。的平面布置 2-1 所示，湿地的所处位置为厂内一开阔地，湿地植物的生长气候与南京地区气候一测量气候参数外，降雨量参数可以采用南京当地的降雨数据。

东南大学博士学位论文人工湿地进水总管接自污水厂初沉池内，采用虹吸进水，进水口设在 0.8m 高度处。总管及各分管装截止阀以调节水量。每个系统进水端设有穿孔管与总管相连，起均匀配水的作用。配水区长约0.15m，宽 1m，以穿孔板与处理段分隔，以保证配水均匀，区内铺设粒径为 40mm 左右的砾石，防止污水短流使其分配均匀，同时可以起到对污水进行初步过滤作用，防止湿地内部堵塞。
【引证文献】

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本文编号：2877066