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人工湿地的水力学特性及其处理污染河水试验研究

张雨葵  
【摘要】:人工湿地是以污水处理为目的而人工建造的湿地。它是一个完整的生态系统,具有效率高、投资、运行及维护费用低、适用面广、耐冲击负荷强等优点,是正在不断得到研究应用和发展的污水处理实用新技术。但是,由于人工湿地有其地域性特征,目前在其研究和应用中仍然存在一些不足之处,如其净化机理尚不十分清楚,水力学复杂、缺乏统一的设计经验参数和规范等。为此,本论文结合国家十五“863”——“镇江水环境质量改善与生态修复技术研究及示范”课题研究内容,选用潜流、垂直流构建湿地工艺,利用镇江古运河、运粮河863试验基地,进行人工湿地水力学特性及其处理污染河水试验研究。 研究的主要内容包括:(1)构建湿地的水力学特性及其对污水处理效果的影响;(2)湿地植物及堵塞对湿地内水流流态的影响;(3)湿地植物的选择及其对污染河水的处理效果;(4)人工湿地系统运行主要参数的确定。 试验结果表明:(1)植物根系是影响水力学特征的主要因素,湿地系统存在最适水力负荷设计与运行问题。水力停留时间与出水中的COD_(Mn)存在指数关系,水力负荷与出水中的COD_(Mn)存在线性关系(2)在堵塞前,潜流湿地植物对水流流态影响明显,湿地植物有利于水流传输,缩短了水力停留时间,垂直流湿地植物对水流流态无明显影响;在堵塞后,潜流和垂直流湿地植物都对水流流态有明显影响,增大了水流传输路径,延长了水力停留时间。堵塞对湿地内的水流流态有明显的影响,潜流和垂直流湿地由于堵塞其水力停留时间分别延长了12.3%,22.6%,其在出水口(在湿地的底部)的出水较堵塞前的好(没有考虑从湿地表面漫流的污水)。(3)在水力停留时间为10.5h的条件下,系统稳定运行后植物对COD_(Mn)、TP、TN、NH_4~+-N的平均去除率分别为3.1%、2.0%、12.7%、5.2%,植物对浊度没有明显的去除作用。人工湿地有较强的耐冲击负荷能力,在水力停留时间为10.5h条件下系统的处理能力还有较大的提升空间。植物在构建湿地中的主要功能不是对污染物的去除,植物主要是通过杆茎输送氧气至根区,使其在根区周围形成好氧环境,使好氧微生物对污水进行好氧处理。(4)COD_(Mn)、TP、TN和NH_4~+-N在人工湿地的去除符合一级反应动力学方程,其浓度沿流程可用指数方程来描述。


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