垂直潛流人工濕地中污染物去除機理研究.pdf

1、人工濕地污水處理技術是一種簡便有效的生態(tài)工程污水處理技術，該技術適合我國國情，尤其適合廣大農村、中小城鎮(zhèn)的污水處理，具有廣闊的應用前景。然而，人工濕地污水處理技術還存在的諸多問題有待進一步深入研究，如污染物去除機理的分析、去除效果的改善和運行管理等。本論文針對垂直潛流人工濕地的自身特點，以生活污水為對象，研究污水中有機物、氮磷素的去除機制及其遷移轉化規(guī)律，并通過人工濕地基質種類、粒徑的選擇和組配方式的不同來探索提高垂直潛流人工濕地對污染

2、物的去除效果。這對于提高垂直潛流人工濕地中污染物的去除效果、優(yōu)化垂直潛流人工濕地工程設計中的理論參數(shù)，進而完善和推廣該類型濕地在污水處理中的應用具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本論文研究的主要結論有： (1)在不同溫度條件下，評價和確定了不同基質對氮磷素靜態(tài)吸附能力和實際除污性能，得出選擇含鐵豐富或者含鈣豐富的基質可有效提高人工濕地對磷素污染物的凈化效果，選擇含鋁豐富的基質可有效提高對氨氮污染物的吸附效果。在人工濕地運行

3、初期，基質對TP的去除率由基質自身磷素最大吸附量和基質間孔隙率共同主導影響；而在運行一段時間后，各基質對TP的去除率主要由各基質自身的磷素最大理論吸附量主導。 (2)工業(yè)副產物煤灰渣、高爐渣和鋼渣因化學吸附作用而對污水中磷素有較好的去除效果；鋼渣處理污水后會生成羥基鈣磷灰石[Ca<,10>(OH)<,2>(PO<,4>)<,6>]、磷酸鋁[AlPO<,4>]和Fe<,2>PO<,5>；等新物質并結合在鋼渣的表面，煤灰渣和高爐渣

4、亦新生成Ca<,3>(PO<,4>)<,2>等物質。 (3)在單一粒徑的基質填料柱中，生物膜的含量在水流方向隨著深度的增加而減少，但其活性卻隨著深度的增加而增加；選擇顆粒均勻、粒徑主要在5～10mm的基質將有效的提高對污染物的去除效果。在多粒徑組配的基質填料柱中，有小粒徑基質的填料柱運行一段時問后都會出現(xiàn)雍水現(xiàn)象；在堵塞前，小-中-大(自上而下)粒徑基質組配的填料柱對各種污染物都有較好的去除效果，待雍水發(fā)生后，該填料柱對各種污

5、染物，尤其是氨氮的去除有明顯的下降。 (4)在以砂子為基質的垂直潛流人工濕地中，布水管至布水管下10cm基質層內既是污水大氣復氧最活躍，又是有機物去除效果最好的基質層，在該層總有機物、顆粒性有機物和溶解性有機物的去除速率都處于最大。同時理論推導出大氣復氧是提高污水中氧量的重要途徑，同時首次提出了基質間污水的大氣復氧概念模型，根據(jù)大氣復氧概念模型有效的解釋了垂向沿程有機物好氧分解所需氧量的來源。 (5)當以粗砂作為垂直潛流人工濕

6、地基質時，在進水水力負荷小于等于0.5m<'3>/m<'2>·d條件下，其對有機物去除的有效高度為60cm。同時根據(jù)不同污染負荷條件下總有機物在不同高度基質層的平均去除速度得出進水濃度和進水水力負荷的規(guī)律曲線。并量化得出進入垂直潛流人工濕地的有機物絕大部分都被生物吸收利用而得以去除。 (6)首次提出了引起人工濕地基質間堵塞的成因是不可濾物質的積累，作為不可濾物質組成部分的不可溶有機物也是基質間空隙度減少的重要影響因素。首次提出

7、了基質間不可濾物質積累的微觀概念模型，并根據(jù)微觀概念模型提出基質問完全堵塞所需時間、基質表面發(fā)生雍水所需時間及基質滲透系數(shù)k隨時間變化的關系。 (7)垂直潛流人工濕地(砂子為基質)在落空運行條件下，進水和出水中氮素的主要形態(tài)分別是氨氮和硝酸鹽氮，沿程各高度的氮素總體以氨氮形態(tài)減少、硝酸鹽氮形態(tài)增加的態(tài)勢，初步確定垂直潛流人工濕地在落空運行條件下硝化反應是氨氮的主要去除方式，并推算出垂向沿程大氣復氧量的最高限值；同時初步得出污水