【摘要】：針對(duì)人工濕地處理地表水體污染物的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展,本文以成都市鳳凰河二溝污水處理系統(tǒng)中的人工濕地為研究對(duì)象,從水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)、河流健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、污水處理水平量化評(píng)估、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M及動(dòng)力學(xué)分析等方面開展了人工濕地污染物去除規(guī)律、機(jī)理及動(dòng)力學(xué)分析研究。首先,對(duì)鳳凰河二溝調(diào)查取樣并進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè),采用環(huán)境影響評(píng)價(jià)中推薦的公式,對(duì)其現(xiàn)有水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià);其次,根據(jù)取樣檢測(cè)出的基因型有毒物質(zhì)、致癌物質(zhì)、非致癌物質(zhì)的含量,建立不同的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,進(jìn)行河流健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),從而定量確定鳳凰河污染程度;再者,探討鳳凰河二溝人工濕地污水處理系統(tǒng)對(duì)COD、TN、TP及SS的去除效率、原理,在對(duì)污水處理水平進(jìn)行量化評(píng)估的基礎(chǔ)上建立相似的實(shí)驗(yàn)室人工濕地系統(tǒng)對(duì)污水處理進(jìn)行室內(nèi)模擬,由此完善系統(tǒng)機(jī)理,從而為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ);最后,通過去除動(dòng)力學(xué)模型的建立以預(yù)測(cè)在某個(gè)水力停留時(shí)間、某個(gè)進(jìn)水濃度等條件下,該人工濕地系統(tǒng)出水口的排放濃度以體現(xiàn)其處理效果。研究工作得到如下結(jié)論:1.鳳凰河二溝的污水處理系統(tǒng)利用人工快滲系統(tǒng)預(yù)先處理上游來水,再經(jīng)由人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行處理,《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918—2002)》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得以實(shí)現(xiàn),同時(shí)可以使原本嚴(yán)重超標(biāo)的上游來水到達(dá)下游斷面之時(shí),各項(xiàng)主要指標(biāo)均能滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。2.通過開展鳳凰河二溝水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),可以確認(rèn)致癌物質(zhì)鎘(Cd)和鉻(Cr)在河流水環(huán)境中對(duì)于個(gè)人所產(chǎn)生的年風(fēng)險(xiǎn)水平可控。具體而言,一方面此類致癌物質(zhì)與國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)所建議的可接受最大含量及美國(guó)環(huán)保署在飲用水源中所倡導(dǎo)的可傷害個(gè)人的各類重金屬污染物的年風(fēng)險(xiǎn)限值進(jìn)行對(duì)比,均未達(dá)到限制;另一方面對(duì)于暴露人群而言,此類致癌物質(zhì)并不會(huì)對(duì)其健康風(fēng)險(xiǎn)帶來明顯的威脅。與此同時(shí),本文的模型和論證結(jié)果表明,鳳凰河二溝在安全地表水源地保障系統(tǒng)建立及河流水風(fēng)險(xiǎn)管理上均有不錯(cuò)的效果。3.通過對(duì)該人工濕地系統(tǒng)的進(jìn)出水污染物濃度監(jiān)測(cè),一方面TP的去除率達(dá)到53%,SS的去除率達(dá)到74%,COD去除率達(dá)到35%,TN的去除率超過52%,表明該人工濕地系統(tǒng)具有不錯(cuò)的處理水平;另一方面在人工濕地處理過程中由微生物衍生的溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)相對(duì)較高,其腐殖化程度高。FRI法(熒光區(qū)一體化)表明,DOM與腐殖物及類富里酸物質(zhì)相比,其所包含的類酪氨酸物質(zhì)(PI,n)更易進(jìn)行生物分解。研究同時(shí)表明,COD、TN、DOC與多種類酪氨酸物質(zhì)(PI,n)值呈正相關(guān),與腐殖化程度呈負(fù)相關(guān),從而會(huì)導(dǎo)致COD、TN、DOC隨DOM的分解和腐殖化程度的升高而降低。4.通過實(shí)驗(yàn)室模擬人工濕地系統(tǒng),借助構(gòu)建的模型進(jìn)行一系列生活污水的處理實(shí)驗(yàn),深入探討COD、TN、TP等組分在系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化與降解規(guī)律。在人工濕地系統(tǒng)中污染物(特別是含氮污染物)降解機(jī)制的分析基礎(chǔ)上,分析了現(xiàn)有人工濕地TN、TP去除率不理想的原因,據(jù)此改善池體結(jié)構(gòu)、改良快速滲濾池濾料成分并優(yōu)化運(yùn)營(yíng)模式,據(jù)此提升該類污染物的去除效率。5.基于人工濕地系統(tǒng)中有機(jī)物降解理論,在利用數(shù)學(xué)物理方法建立人工濕地系統(tǒng)中有機(jī)物含量的確定性模型基礎(chǔ)上,考慮到有機(jī)物在人工濕地系統(tǒng)中降解過程的不確定性特點(diǎn),引入維納過程W(x)優(yōu)化,得到可有效量化人工濕地系統(tǒng)有機(jī)物濃度的隨機(jī)模型。與此同時(shí),為研究人工濕地系統(tǒng)中氮元素的遷移轉(zhuǎn)化和模擬氮元素生態(tài)過程,引入STELLA軟件建立相應(yīng)的生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。研究結(jié)果顯示,在一定時(shí)間內(nèi),該人工濕地系統(tǒng)中氮元素的變化和植物與微生物的增長(zhǎng)情況均可以通過該生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)并得到不錯(cuò)的效果。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

西南交通大學(xué)博士研究生學(xué)位論文邐第第２章人工濕地水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)逡逑凰河＿溝及特點(diǎn)逡逑凰河二溝的源頭在成都市郫都區(qū)方碑村，其流域?qū)ⅧP凰山以西、成彭路地區(qū)覆蓋，在劉家碾水閘下游左岸８０米處匯入成都的飲用水源之一沙河５平方公里。三環(huán)路以外流經(jīng)郫都區(qū)安靖鎮(zhèn)、新都大豐鎮(zhèn)、金牛區(qū)的友區(qū)、陸家社區(qū)、古柏社區(qū)。由于鳳凰河二溝在三環(huán)路以外的河段缺少完，沿途所有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及生活污水，農(nóng)灌廢水以及地表徑流水都未經(jīng)處道，造成河道水質(zhì)常年處于劣Ｖ類，嚴(yán)重影響了周邊居民的生活環(huán)境。鳳凰河二溝直接排入沙河，造成成都市自來水二廠、五廠的取水水源的響了中心城區(qū)居民的飲水安全［４４］。逡逑

圖３－２人工濕地冬季、夏季ＣＯＤ去除率對(duì)比圖逡逑人工快滲系統(tǒng)處理的污水經(jīng)收集后被泵入到對(duì)岸的人工濕地系統(tǒng)，濕地系統(tǒng)進(jìn)水逡逑的ＣＯＤ濃度在２６．７？４９．８ｍｇ／Ｌ之間，均值為３８．６ｍｇ／Ｌ；出水中ＣＯＤ濃度在１６．９？逡逑

物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ１８９１８—２００２）邋—級(jí)Ａ排放標(biāo)準(zhǔn)。逡逑溫度也是影響濕地對(duì)污染物去除效率的一個(gè)重要因素。本文對(duì)比了冬夏兩季濕地逡逑系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除率，如圖３－２所示，冬夏兩季各取三個(gè)典型去除率監(jiān)測(cè)值，結(jié)果逡逑發(fā)現(xiàn)夏季濕地對(duì)于有機(jī)物的去除率要明顯高于冬季。這主要是因?yàn)橄募緷竦刂参锷L(zhǎng)逡逑茂盛，而冬季的大部分植物都己枯萎或被人工收割，導(dǎo)致植物覆蓋率降低，同時(shí)對(duì)有逡逑機(jī)物的吸收作用減弱，并且冬季氣溫低，植物根系區(qū)域微生物的生存環(huán)境遭到破壞，逡逑微生物的活性受到抑制，其分解活動(dòng)減弱，從而降低了濕地對(duì)有機(jī)物的去除率。逡逑３．２．２邋ＴＮ的去除效率逡逑采樣監(jiān)測(cè)的２４組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表３－３及圖３－３所示，由于受季節(jié)影響，進(jìn)水中ＴＮ逡逑的濃度在２０？３３ｍｇ／Ｌ之間波動(dòng)。濕地系統(tǒng)對(duì)ＴＮ的去除率在３７？６７％之間，對(duì)比不同逡逑季節(jié)可以得出，夏季人工濕地對(duì)ＴＮ的去除效率（平均去除率６１％）明顯高于冬季（平逡逑均去除率４３％），夏季濕地系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》逡逑（ＧＢ１８９１８—２００２）邋—級(jí)Ａ標(biāo)準(zhǔn)

【參考文獻(xiàn)】

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1 關(guān)正義;任s

本文編號(hào)：2802299