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两种人工湿地对污水的净化能力研究

作　者: 张永静
导　师: 马剑敏
学　校: 河南师范大学
专　业: 生态学
关键词: 复合垂直流人工湿地水平潜流人工湿地水力停留时间季节性差异污水净化曝气
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文中以复合垂直流人工湿地(IVCW)和水平潜流人工湿地(HSCW)为研究对象,主要开展了以下研究:通过监测两种湿地的进、出水指标,对其不同季节运行时的最佳水力停留时间(HRT)及污水净化效果进行了研究和对比;通过监测两种湿地进水、湿地侧面不同高度出水的水质指标,初步研究了不同月份时两种人工湿地中不同填料层对污水的净化效果及曝气对两种湿地的污水净化效果的影响。实验中所监测的水质指标有:温度(T)、溶解氧(DO)、pH、总氮(TN)、总磷(TP)、CODCr、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)。主要结论如下:(1)两种人工湿地的HRT参数分别为:在IVCW中,最佳HRT在春、秋季为8～10小时;夏季为6小时;冬季为12小时。在HSCW中,最佳HRT在春、秋季为10～12小时;夏季为6～8小时;冬季为24～36小时。可见不同季节下IVCW需要的最佳HRT参数小于HSCW。(2)两种人工湿地对CODCr为100～300mg/L、TN为0.50～16.00 mg/L、TP为0.10～4.00 mg/L的生活污水具有相似的去除效果,不同污染物的去除率存在明显的季节性差异。不同季节下两种湿地对CODCr的去除率无显著差异;在不同季节下IVCW对TN的去除效果均高于HSCW;湿地进水中铵态氮占总氮含量的比重影响湿地脱氮效果,比值越大,整个湿地的总氮去除率越低。两种湿地对TP的去除率受到季节性磷负荷、HRT参数及温度变化的影响,在去除率上表现出的规律性较差。两种湿地对NH4+-N的去除效果除冬季较好外,其余季节都较差。(3)两种湿地中水温的季节性变化与TN去除率的变化存在一定的正相关;在IVCW中与TP去除率的变化存在正相关性,而在HSCW中与TP去除率的变化存在负相关性。在IVCW中N、P的去除率变化受水温变化的影响比HSCW中明显。(4)在两种人工湿地中,对污水中CODCr的去除不随填料层高度的变化而发生显著变化。两种人工湿地的填料表层对TN的平均去除率较高且稳定;不同月份下两种湿地填料的中层和底层对TN的去除率产生较大波动,可见中层和底层填料的TN去除率变化决定了整个湿地的TN去除效果。IVCW中,对NH4+-N的去除主要发生在填料的底层,其表层、中层填料的NH4+-N去除效果略差于底层;填料表层对NH4+-N的去除率波动较大。HSCW中,对NH4+-N去除主要发生在填料表层和底层,中层的去除效果最差。(5)IVCW的表层、中层填料除磷效果稳定;不同月份下表层填料的去除率存在显著差异。HSCW中,除磷主要发生在填料的底层;受温度、HRT、磷污染负荷条件的共同影响,其表层和中层填料容易出现明显的基质磷释放现象。(6)水环境温度对IVCW中TN、NH4+-N、TP的去除具有显著影响;对HSCW中各种污染物的去除影响不显著。湿地填料间隙水中DO含量与IVCW中的TN、TP、CODCr的去除率间均显著正相关,与HSCW中的TP、NH4+-N的去除率间也显著正相关。(7)IVCW以气水比为2进行曝气时,对污水的净化效果最好,上行池出水的CODCr、TN、NH4+-N、NO3--N平均去除率比不曝气时分别提高了16.47%、5.15%、13.84%、96.91%;气水比为6时对CODCr去除效果比2稍好,在处理更高负荷污水时可采用此气水比进行曝气。曝气对TP的去除率影响不明显。(8)曝气对HSCW的CODCr去除率较不曝气时有显著提高,气水比为6时效果最好,增加30%;TN、NH4+-N平均去除率在气水比为2时较对照无明显改变,NO3--N去除率有大幅提高;气水比继续增大时,脱氮效果有不同程度的降低;对TP的去除率无显著影响。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 文献综述  11-19
  1.1 农村生活污水概述  11
  1.2 人工湿地概况  11-12
  1.3 人工湿地的类型和特点  12
  1.4 人工湿地技术的发展概况  12-13
    1.4.1 国外发展概况  12-13
    1.4.2 国内发展概况  13
  1.5 人工湿地结构及净化机理  13-16
    1.5.1 人工湿地中基质填料的应用与去污机理  13-14
    1.5.2 人工湿地中植物的应用与去污机理  14-15
    1.5.3 人工湿地中的微生物及其去污机理  15-16
  1.6 人工湿地在生态工程中的工艺组合应用  16
  1.7 论文选题依据、主要内容及技术路线  16-19
    1.7.1 论文选题依据  16-17
    1.7.2 论文主要内容及技术路线  17-19
2 两种人工湿地的运行参数及净化效果研究  19-33
  2.1 前言  19
  2.2 材料与方法  19-21
    2.2.1 实验装置  19-21
    2.2.2 实验设计  21
    2.2.3 水样测试及数据处理  21
  2.3 结果与分析  21-30
    2.3.1 两种湿地运行时的季节性水力停留时间参数研究  21-27
    2.3.2 两种湿地污水净化效果的季节性运行结果  27-28
    2.3.3 污染负荷与两种湿地的净化效果  28-30
  2.4 小结  30-33
3 两种人工湿地不同填料层净化效果的初步研究  33-43
  3.1 前言  33
  3.2 材料与方法  33-35
    3.2.1 实验装置  33-34
    3.2.2 运行条件  34
    3.2.3 水样采集及测试  34-35
    3.2.4 数据处理  35
  3.3 结果与分析  35-41
    3.3.1 对CODCr 的去除  35-36
    3.3.2 对氮素的去除  36-38
    3.3.3 对TP 的去除  38-40
    3.3.4 环境因子对污染物去除的影响  40-41
  3.4 小结  41-43
4 曝气对两种人工湿地污水净化效果的影响  43-53
  4.1 前言  43-44
  4.2 材料与方法  44-45
    4.2.1 实验装置  44
    4.2.2 实验设计  44
    4.2.3 水样采集及数据分析  44-45
  4.3 结果及分析  45-49
    4.3.1 曝气对人工湿地中溶解氧分布的影响  45
    4.3.2 对CODCr 的净化影响  45-46
    4.3.3 对氮的净化影响  46-49
    4.3.4 对总磷的净化影响  49
  4.4 讨论  49-51
    4.4.1 曝气与CODCr 去除  49-50
    4.4.2 曝气与氮去除  50-51
    4.4.3 曝气与磷去除  51
  4.5 小结  51-53
5 结论  53-55
参考文献  55-61
致谢  61-62
攻读学位期间发表的学术论文目录  62-63

两种人工湿地对污水的净化能力研究

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