【摘要】：為了有效的改善污染河水的水質(zhì)條件,恢復(fù)河流的生態(tài)功能,本課題在因地制宜和生態(tài)低耗的理念下,研究了人工濕地對(duì)污染河水的凈化特性。在綜合分析多元人工濕地和不同形式人工濕地對(duì)污染河水凈化特性的基礎(chǔ)上,以提高人工濕地的凈化效率為目的,研究了污染物在各種形式人工濕地內(nèi)的去除規(guī)律,提出了最適合低耗凈化污染河水的人工濕地形式;結(jié)合設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件對(duì)人工濕地凈化效果的影響作用,通過(guò)討論懸浮態(tài)和溶解態(tài)污染物的去除途徑,揭示了人工濕地組成要素在污染物各去除途徑中的作用機(jī)理;根據(jù)各種人工濕地類型內(nèi)植物的生長(zhǎng)特性和作用,研究了人工濕地內(nèi)植物的作用原理,同時(shí)分析了物種競(jìng)爭(zhēng)和植物收割對(duì)植物生長(zhǎng)特性和作用的影響,優(yōu)化了人工濕地中植物的選擇思路和管理策略。取得主要結(jié)論如下:(1)人工濕地對(duì)污染河水的凈化特性表明,多元人工濕地能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污染河水的有效凈化,隨著河水水質(zhì)的改善,其對(duì)SS、COD、BOD5、TP、TN和NH3-N的去除能夠達(dá)到95%、75%、90%、75%、70%和80%左右,其中對(duì)SS、COD、BOD5和TP的單位去除量能近似線性的隨著進(jìn)水負(fù)荷的增加而增加。此外,多元人工濕地對(duì)SS和TP的去除基本不受四季溫度變化的影響,但是對(duì)TN、NH3-N和COD、BOD5的去除則分別受四季溫度變化和植物生長(zhǎng)狀態(tài)的影響。(2)污染物在不同形式人工濕地里的去除特性表明,不同形式的人工濕地對(duì)SS、COD和BOD5的去除不具有顯著性的差異(P0.05),而溶解氧濃度是限制人工濕地脫氮效果的關(guān)鍵因素。表流-水平流人工濕地優(yōu)化了污染物的去除途徑,在有效提高脫氮效率的同時(shí)防止了堵塞的發(fā)生。水平流和表流人工濕地作為復(fù)合人工濕地中的第一級(jí)濕地單元時(shí),都能夠去除絕大部分的懸浮態(tài)污染物,但只有表流人工濕地能提高水中的溶解氧;兩種濕地類型作為二級(jí)濕地單元時(shí)都能夠強(qiáng)化對(duì)溶解性氮、磷的去除效果,但表流人工濕地卻很難提高對(duì)溶解性COD的去除。(3)設(shè)計(jì)與運(yùn)行條件對(duì)人工濕地的影響作用表明,水平流人工濕地具有更好的COD和TP去除效果,而表流人工濕地具有更好的TN和NH3-N去除效果,濕地類型的影響作用主要集中于對(duì)溶解性COD、TN和TP的去除(差異分別為13.2%、12.5%和55.6%)。爐渣濕地對(duì)污染河水的凈化效果優(yōu)于礫石濕地,基質(zhì)種類對(duì)溶解性污染物的去除影響更大。在表流-水平流人工濕地的水平流濕地中,植物對(duì)人工濕地的硝化、反硝化和除磷效果的提高作用依次增加,且主要集中于溶解態(tài),植物對(duì)氮磷的直接吸收分別占植物作用的55.5%和51.8%。通過(guò)對(duì)植物和基質(zhì)級(jí)配的優(yōu)化配置,可以彌補(bǔ)人工濕地降解污染物的空間差異,使人工濕地內(nèi)部的除污效果更為均衡。水平流人工濕地在較小的水力負(fù)荷下對(duì)污染物的去除效果更好,而污染負(fù)荷對(duì)表流人工濕地脫氮效果的影響作用大于水力負(fù)荷。(4)人工濕地中的植物作用原理研究表明,無(wú)論在哪種人工濕地類型下,植物生長(zhǎng)密度的急速擴(kuò)張都是在人工濕地內(nèi)空間較大的第一年實(shí)現(xiàn)的(20倍左右),此后則更多的表現(xiàn)出物種間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。而無(wú)論在哪種類型的人工濕地里,蘆葦都屬于植物競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)品種,并從實(shí)驗(yàn)的第二年開始侵蝕人工濕地內(nèi)的香蒲區(qū)域,這一現(xiàn)象在水平潛流人工濕地內(nèi)發(fā)展的更快。表流人工濕地更適合植物的生長(zhǎng),其植物生物量(1.7 kg/m~2-5 kg/m~2)、對(duì)氮磷的吸收去除能力(52.5 g N/m~2,5.5g P/m~2-190.6 g N/m~2和18.8 g P/m~2)及在表流人工濕地脫氮除磷中的作用都優(yōu)于水平潛流人工濕地,并且逐年提高。物種競(jìng)爭(zhēng)對(duì)植物生長(zhǎng)高度,生長(zhǎng)密度和植物地上生物量的影響較小,但是對(duì)植物的生長(zhǎng)區(qū)域影響較大,進(jìn)而影響了植物在人工濕地里的生存狀態(tài)和對(duì)氮磷的吸收,但是對(duì)人工濕地的效果影響較小。而收割方式通過(guò)直接影響人工濕地中植物的生長(zhǎng)高度、生長(zhǎng)密度和植物地上生物量,最終影響到植物對(duì)氮磷的吸收和人工濕地的脫氮除磷效果。說(shuō)明物種競(jìng)爭(zhēng)和收割方式是影響人工濕地內(nèi)植物生長(zhǎng)特性和作用的兩個(gè)重要因素。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X522;X173
【圖文】：

圖 1.2 表面流人工濕地示意圖（自 ARM GROUP LTD）水平潛流人工濕地流濕地的組成結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，水平潛流人工濕地包括礫措施和水位控制裝置。水平流濕地中污水的運(yùn)行水位在基質(zhì)

圖 1.2 表面流人工濕地示意圖（自 ARM GROUP LTD）（二）水平潛流人工濕地水平潛流濕地的組成結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，水平潛流人工濕地包括礫石等基質(zhì)、植物、防滲措施和水位控制裝置。水平流濕地中污水的運(yùn)行水位在基質(zhì)表面以下，與濕地植物的地下部分及其根際直接接觸。由于污水不直接暴露，降低了人們接觸致病菌的可能性，而且不易滋生蚊蠅[40]。水平流濕地的建設(shè)費(fèi)用高于表流濕地，但是低于其他的污水處理技術(shù)，因此，水平流濕地經(jīng)常采用低于表流濕地的負(fù)荷。水平流濕地主要用于小城鎮(zhèn)污水的二級(jí)處理[41]，也被用于其他工業(yè)廢水的處理[40]。水平潛流中位于水位之上的基質(zhì)具有隔離作用

圖 1.3 水平潛流人工濕地示意圖（自 ARM GROUP LTD）垂直潛流人工濕地的發(fā)明是為了提高水平流濕地中的氧氣轉(zhuǎn)移速率，提高對(duì)其構(gòu)造與水平潛流濕地相似，只是具有不同的布水方式。過(guò)單管直接向濕地內(nèi)進(jìn)水，后來(lái)逐漸研究出了上向流、多[42, 43]。由于垂直流濕地具有高效的硝化能力，因此其應(yīng)用處理中，而主要應(yīng)用于一些含氨氮濃度較高的食品廠廢水]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 ;Nutrient concentration variations during Oenanthe javanica growth and decay in the ecological floating bed system[J];Journal of Environmental Sciences;2010年11期

本文編號(hào)：2768380