潮汐流人工濕地處理污染河水研究.pdf

1、隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化以及經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,水環(huán)境不斷惡化,水資源供需矛盾日益突出,嚴(yán)重制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面可持續(xù)發(fā)展。利用新型的污水處理技術(shù),加強(qiáng)污水治理和回用,是改善水環(huán)境,緩解水資源短缺的一種有效途徑。人工濕地是利用土壤-植物-微生物的作用實(shí)現(xiàn)污染物去除的一種污水生態(tài)處理方式。相對(duì)于其他污水處理工藝而言,人工濕地具有建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用低,對(duì)氮磷等污染物質(zhì)去除能力強(qiáng)、維護(hù)管理簡(jiǎn)便、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于農(nóng)村地區(qū)生活污水、受污染地

2、表水等的處理。
　　 目前多數(shù)采用的水平潛流人工濕地,待處理污水從濕地底部流過(guò),基質(zhì)長(zhǎng)期處于淹沒(méi)狀態(tài),在冬季低溫條件下液面擴(kuò)散復(fù)氧和植物根系泌氧能力有限,床體表現(xiàn)為缺氧環(huán)境,不利于大量有機(jī)物的分解和氨氮的氧化去除。而垂直流人工濕地中水流以重力作用在基質(zhì)中非飽和流動(dòng)時(shí)可以加強(qiáng)濕地床體的氧擴(kuò)散能力,但其復(fù)氧量仍不能滿足大量有機(jī)物氧化分解和硝化細(xì)菌對(duì)氨氧化去除的需求,大量未分解的有機(jī)物質(zhì)聚集于基質(zhì)表面導(dǎo)致床體堵塞,從而改變水力停留時(shí)間

3、,進(jìn)而改變其水力負(fù)荷,影響處理效果。因此提高濕地床體的氧環(huán)境對(duì)提高濕地處理效果和維持濕地長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。
　　 潮汐流人工濕地是一種新型人工濕地,它是通過(guò)將濕地按時(shí)間序列周期性地充水和排干,使得濕地內(nèi)部不斷形成好氧一厭氧過(guò)程,這種交替的進(jìn)水和空氣運(yùn)動(dòng),使得氧的傳輸速率和消耗量大大提高,強(qiáng)化濕地的處理效果。
　　 本文探索了潮汐流人工濕地在冬季低溫條件下與連續(xù)流人工濕地處理效能差異,分析運(yùn)行工況對(duì)其處理效能的影響,同

4、時(shí)對(duì)人工濕地反應(yīng)器中微生物活性進(jìn)行研究,為人工濕地污染物的凈化提供理論基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在水力負(fù)荷為0.2 m3·m-2·d-1條件下,采用3周期·d-1的潮汐流人工濕地,出水DO值為0.61 mg·L-1,高于連續(xù)流人工濕地的0.22 mg·L-1;NH4+-N、COD及PO43--P的去除率分別達(dá)到48.57％、68.96％及29.02％,分別比連續(xù)流人工濕地提高了約30％、20％和20％。同時(shí),通過(guò)對(duì)各反應(yīng)器內(nèi)微生物的呼吸作用和

5、脫氫酶活性等的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),3周期·d-1的潮汐流人工濕地中微生物具有更高的活性。
　　 為進(jìn)一步研究3周期·d-1的潮汐流人工濕地中NH4+-N的去除行為,分析并確定影響NH4+-N去除的關(guān)鍵因素,從而進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)器內(nèi)NH4+-N去除過(guò)程,本研究以3周期·d-1的潮汐流人工濕地中NH4+-N的去除為研究對(duì)象,分別采用表觀動(dòng)力學(xué)、多元參數(shù)回歸以及Monod機(jī)制模型對(duì)反應(yīng)器內(nèi)NH4+-N的去除過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,并建立數(shù)學(xué)模型,

6、確定NH4+-N去除的主要影響因素,模擬和預(yù)測(cè)潮汐流人工濕地對(duì)NH4+-N的去除效果。結(jié)果顯示Monod機(jī)制模型對(duì)NH4+-N的去除具有最優(yōu)的擬合結(jié)果,擬合度R2=0.9031。在此基礎(chǔ)上,利用修正的摩爾斯分類(lèi)篩選法對(duì)Monod機(jī)制模型參數(shù)進(jìn)行局部靈敏度分析,結(jié)果證明在Monod機(jī)制模型中,進(jìn)水NH4+-N濃度(NH4+-N)in為高靈敏參數(shù),其對(duì)反應(yīng)器內(nèi)NH4+-N的去除影響最大,平均水溫(T)為靈敏參數(shù),DO為中等靈敏參數(shù)。

7、　　 本文還考察潮汐流人工濕地中污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,初步揭示溫度、植物、填料對(duì)污染物去除效果的影響。結(jié)果顯示COD及NH4+-N的去除對(duì)溫度有很強(qiáng)的相關(guān)性(ANOVA,p＜0.05),夏季COD的平均去除率為19.64 g·m-2·d-1,比冬季提高了30.9％,而夏季NH4+-N的平均去除率為2.92 g·m-2·d-1,比冬季提高了74.85％。相比之下,PO43--P的去除與溫度的相關(guān)性不強(qiáng);同時(shí)還發(fā)現(xiàn)潮汐流人工濕地中N、P的