多級串聯(lián)人工濕地對城市路面徑流的凈化規(guī)律研究.pdf

1、隨著城市化進程的加快,大氣、地面污染日益嚴重,因此導(dǎo)致雨水徑流污染程度加劇。另一方面,隨著人們生活水平的逐漸提高以及全球人口的劇烈增長,人均淡水資源需求量也大大增加,淡水資源的缺乏嚴重影響到了人類的生存和發(fā)展。因此將城市雨水進行凈化及資源化利用,對節(jié)水、減輕非點源污染等方面具有十分重要的意義。
　　本文研究兩組多級串聯(lián)人工濕地系統(tǒng)在不同水流方式(水平潛流和復(fù)合流)、水深(350,550,750mm)、水力停留時間(24h,36h,

2、48h,72h)和運行間隔天數(shù)(ld,3d,5d,7d,lOd,15d)下對城市路面徑流的凈化效果和適宜工況;同時考察不同水深下,水平潛流和復(fù)合流兩組人工濕地對污染物COD、氮、磷和重金屬等的沿程和垂向凈化效果,以及植物對人工濕地凈化效果的影響。最后通過Design-Expert軟件,應(yīng)用響應(yīng)面統(tǒng)計分析法對兩種人工濕地處理COD、N、P和重金屬等污染物的凈化效果進行回歸分析。
　　(1)-般工況下,水平潛流人工濕地對污染物濃度去除

3、率和負荷削減率均值分別為53.62％和57.37％,復(fù)合潛流人工濕地凈化效果比水平流高出7％左右。兩組人工濕地在三種水深下的最佳水力停留時間為48h.最佳運行間隔天數(shù)為7~10 d,此時水平潛流人工濕地對污染物濃度去除率和負荷削減率均值分別為64.46％和68.45％,復(fù)合潛流人工濕地凈化效果比水平流高出6.2％左右。750 mm水深時水平潛流人工濕地對污染物的濃度去除率比350和550 mm水深分別高出32.21％和5.88％,負荷削

4、減率分別高出31.60％和5.92％;復(fù)合流濕地濃度去除率比前兩種水深分別高出26.14％和5.06％,負荷削減率分別高出25.8g％和5.07％。設(shè)計的兩組人工濕地系統(tǒng)凈化效果良好,復(fù)合流人工濕地凈化效果優(yōu)于水平潛流,均可用于城市面源污染控制和雨水利用。
　　(2) rN和NH3-N在350mm水深時,主要的降解作用發(fā)生在濕地床體的前12m;550mm和750mm水深時,主要的降解作用發(fā)生在床體的前6m。TP、DP和COD的主要

5、降解作用發(fā)生在濕地床體的前6m,重金屬離子濃度沿程降低的幅度較均衡。同時,同一位置在垂向上,由下到上,污染物濃度逐漸降低。
　　(3)植物和微生物的共同作用可以使水平潛流和復(fù)合流人工濕地系統(tǒng)的凈化效果分別提高23.03％和22.7％左右;蘆葦對TN的去除效果相對最好,達到27.12％;美入蕉對TP的去除能力優(yōu)于蘆葦;香蒲對COD、TP和重金屬的去除效果好于蘆葦;三種植物中,蘆葦?shù)膬艋芰ο鄬ψ钊酢?br>　　(4)Design-E

6、xpert中選用的多元二次響應(yīng)面回歸方程能夠較好地模擬人工濕地對污染物COD、N、P以及重金屬的去除效果。復(fù)合流人工濕地中影響COD去除率的主要因素為水深,水力停留時間和水深都影響著N的去除率,影響P去除率的主要因素為運行間隔天數(shù)和水力停留時間,影響重金屬去除率的主要因素為水深。水平潛流人工濕地中影響COD去除率的主要因素為水深,水力停留時間和水深都影響著N的去除率,影響P去除率的主要因素為水深,運行間隔天數(shù)、水力停留時間和水深都影響著

7、重金屬的去除率。
　　(5)模型優(yōu)化結(jié)果表明,復(fù)合流人工濕地的最佳運行間隔天數(shù)為10.05d,最佳水力停留時間為51.45h,最佳水深為552.64mm,此時出水中COD、N、P以及重金屬濃度最低,分別為11.89mg/L、0.874mg/L、0.054mg/L、0.022mg/L,即達到最大的去除率;水平潛流人工濕地的最佳運行間隔天數(shù)為9.78d,最佳水力停留時間為56.9h,最佳水深為653.67mm,此時出水中COD、N、P