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城市化过程中人工湿地去污模式与强化技术研究

金晖  
【摘要】:本文以北京未来科技城温榆河水为研究对象,结合未来科技城特殊的功能定位,利用在人工湿地前增加曝气生物滤池的强化系统处理试验,通过曝气生物滤池处理污染物试验、人工湿地基质去污性能试验、人工湿地的植物筛选及去污效果试验、强化人工湿地系统技术去除污染物试验,对曝气生物滤池和人工湿地处理污染物的影响因素、去氮除磷机理及处理效果进行了研究和探讨,旨在解决人工湿地强化污染物去除的问题,主要研究结论如下: (1)影响曝气生物滤池处理效果的主要因素是气水比和水力负荷。采用生物陶粒作为试验填料的曝气生物滤池装置在气水比为3:1和水力负荷2.0m3/(m2·h)当流量为15L/h,水力停留时间为0.2h时)的运行条件下,对有机物和NH4+-N的平均去除率分别为64.27%和55.36%,在运行成本和动力消耗上也最低。 (2)在人工湿地基质除磷和去除污染物试验研究中,钢渣对磷的理论饱和吸附量(G0)为88.07mg/kg,煤渣对磷的理论饱和吸附量(G0)为79.36mg/kg。随着溶液pH值的增大,两种基质吸附磷量都随之逐渐增大。弱碱或酸性条件下,pH值对基质磷的吸附量变化作用不明显,但在碱性条件下增加作用显著。 (3)在未来科技城现状土壤和水质条件下,凤眼莲对COD的去除率达到72.9%,其次是芦苇和香蒲。多种植物的合理搭配能产生比单一种类更好的景观效果,其中芦苇-香蒲-凤眼莲的组合去除效率最高,对COD的去除率达到了69.2%。 (4)在单独人工湿地系统技术运行过程中,湿地最佳运行水位为85cm,最佳水力负荷为1.1×10-2m3/(m2.h),最佳pH值为8.5。人工湿地对污染物的去除效果与运行水位的升高成正比,与湿地进水的水力负荷成反比关系。COD/N对湿地系统COD的去除效果影响较小,而对NH4+-N的去除效果影响则较大,在硝化过程中pH值对其影响较大。 (5)在垂直潜流、水平潜流人工湿地复合系统处理污染物的研究中,复合流湿地对污染物的去除效果相对稳定且最高:复合流人工湿地对COD平均去除率为80.07%,复合人工湿地对NH4+-N的平均去除率为71.85%,对TN的去除率为73.91%;复合人工湿地主要通过填料以及生物膜对磷的吸附、截留作用去除TP,平均去除率为75.64%。在相同试验条件下,复合流人工湿地去除污染物的效果大于单纯的水平流或者垂直流人工湿地,提高幅度约在10%左右。 (6)针对湿地内部溶解氧分布规律进行的试验表明,要提高湿地硝化反应能力仅凭调节进水溶解氧量是不能达到的,需要试着通过其他途径来调节湿地内部溶解氧分布规律。强化人工湿地系统技术的去污效果优于单独技术的去污效果。


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