【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)計和運行條件對人工濕地凈化效果的影響作用,通過討論懸浮態(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理;根據(jù)各種人工濕地類型內(nèi)植物的生長特性和作用,研究了人工濕地內(nèi)植物的作用原理,同時分析了物種競爭和植物收割對植物生長特性和作用的影響,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)人工濕地對污染河水的凈化特性表明,多元人工濕地能夠?qū)崿F(xiàn)對污染河水的有效凈化,隨著河水水質(zhì)的改善,其對SS、COD、BOD5、TP、TN和NH3-N的去除能夠達到95%、75%、90%、75%、70%和80%左右,其中對SS、COD、BOD5和TP的單位去除量能近似線性的隨著進水負(fù)荷的增加而增加。此外,多元人工濕地對SS和TP的去除基本不受四季溫度變化的影響,但是對TN、NH3-N和COD、BOD5的去除則分別受四季溫度變化和植物生長狀態(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濕地單元時,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濕地單元時都能夠強化對溶解性氮、磷的去除效果,但表流人工濕地卻很難提高對溶解性COD的去除。(3)設(shè)計與運行條件對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%)。爐渣濕地對污染河水的凈化效果優(yōu)于礫石濕地,基質(zhì)種類對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),植物對氮磷的直接吸收分別占植物作用的55.5%和51.8%。通過對植物和基質(zhì)級配的優(yōu)化配置,可以彌補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)荷下對污染物的去除效果更好,而污染負(fù)荷對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,無論在哪種人工濕地類型下,植物生長密度的急速擴張都是在人工濕地內(nèi)空間較大的第一年實現(xiàn)的(20倍左右),此后則更多的表現(xiàn)出物種間的競爭關(guān)系。而無論在哪種類型的人工濕地里,蘆葦都屬于植物競爭中的優(yōu)勢品種,并從實驗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,其植物生物量(1.7 kg/m~2-5 kg/m~2)、對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。物種競爭對植物生長高度,生長密度和植物地上生物量的影響較小,但是對植物的生長區(qū)域影響較大,進而影響了植物在人工濕地里的生存狀態(tài)和對氮磷的吸收,但是對人工濕地的效果影響較小。而收割方式通過直接影響人工濕地中植物的生長高度、生長密度和植物地上生物量,最終影響到植物對氮磷的吸收和人工濕地的脫氮除磷效果。說明物種競爭和收割方式是影響人工濕地內(nèi)植物生長特性和作用的兩個重要因素。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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。過單管直接向濕地內(nèi)進水，后來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】

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：2768380