论文部分内容阅读
随着城市化进程的加快,大气、地面污染日益严重,因此导致雨水径流污染程度加剧。另一方面,随着人们生活水平的逐渐提高以及全球人口的剧烈增长,人均淡水资源需求量也大大增加,淡水资源的缺乏严重影响到了人类的生存和发展。因此将城市雨水进行净化及资源化利用,对节水、减轻非点源污染等方面具有十分重要的意义。 本文研究两组多级串联人工湿地系统在不同水流方式(水平潜流和复合流)、水深(350,550,750mm)、水力停留时间(24h,36h,48h,72h)和运行间隔天数(ld,3d,5d,7d,lOd,15d)下对城市路面径流的净化效果和适宜工况;同时考察不同水深下,水平潜流和复合流两组人工湿地对污染物COD、氮、磷和重金属等的沿程和垂向净化效果,以及植物对人工湿地净化效果的影响。最后通过Design-Expert软件,应用响应面统计分析法对两种人工湿地处理COD、N、P和重金属等污染物的净化效果进行回归分析。 (1)-般工况下,水平潜流人工湿地对污染物浓度去除率和负荷削减率均值分别为53.62％和57.37％,复合潜流人工湿地净化效果比水平流高出7％左右。两组人工湿地在三种水深下的最佳水力停留时间为48h.最佳运行间隔天数为7~10 d,此时水平潜流人工湿地对污染物浓度去除率和负荷削减率均值分别为64.46％和68.45％,复合潜流人工湿地净化效果比水平流高出6.2％左右。750 mm水深时水平潜流人工湿地对污染物的浓度去除率比350和550 mm水深分别高出32.21％和5.88％,负荷削减率分别高出31.60％和5.92％;复合流湿地浓度去除率比前两种水深分别高出26.14％和5.06％,负荷削减率分别高出25.8g％和5.07％。设计的两组人工湿地系统净化效果良好,复合流人工湿地净化效果优于水平潜流,均可用于城市面源污染控制和雨水利用。 (2) rN和NH3-N在350mm水深时,主要的降解作用发生在湿地床体的前12m;550mm和750mm水深时,主要的降解作用发生在床体的前6m。TP、DP和COD的主要降解作用发生在湿地床体的前6m,重金属离子浓度沿程降低的幅度较均衡。同时,同一位置在垂向上,由下到上,污染物浓度逐渐降低。 (3)植物和微生物的共同作用可以使水平潜流和复合流人工湿地系统的净化效果分别提高23.03％和22.7％左右;芦苇对TN的去除效果相对最好,达到27.12％;美入蕉对TP的去除能力优于芦苇;香蒲对COD、TP和重金属的去除效果好于芦苇;三种植物中,芦苇的净化能力相对最弱。 (4)Design-Expert中选用的多元二次响应面回归方程能够较好地模拟人工湿地对污染物COD、N、P以及重金属的去除效果。复合流人工湿地中影响COD去除率的主要因素为水深,水力停留时间和水深都影响着N的去除率,影响P去除率的主要因素为运行间隔天数和水力停留时间,影响重金属去除率的主要因素为水深。水平潜流人工湿地中影响COD去除率的主要因素为水深,水力停留时间和水深都影响着N的去除率,影响P去除率的主要因素为水深,运行间隔天数、水力停留时间和水深都影响着重金属的去除率。 (5)模型优化结果表明,复合流人工湿地的最佳运行间隔天数为10.05d,最佳水力停留时间为51.45h,最佳水深为552.64mm,此时出水中COD、N、P以及重金属浓度最低,分别为11.89mg/L、0.874mg/L、0.054mg/L、0.022mg/L,即达到最大的去除率;水平潜流人工湿地的最佳运行间隔天数为9.78d,最佳水力停留时间为56.9h,最佳水深为653.67mm,此时出水中COD、N、P以及重金属浓度最低,分别为9.48mg/L、1.545mg/L、0.087mg/L、0.038mg/L,即达到最大的去除率。