进水方式及出水口位置对潜流人工湿地脱氮的影响研究

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本文在总结分析前人研究的基础上,通过构建垂直潜流人工湿地(VF)小试装置,研究进水策略对VF脱氮效果的影响并确定最佳进水方式;通过构建现场实验装置,研究出水口位置改变时,基质层内污水中的溶解氧浓度变化及其对潜流人工湿地(SFCW)和组合潜流人工湿地脱氮效果的影响。文章还研究了通过改变出水口位置来提高对N的去除的方法会对COD、SS和TP去除的影响。 小试实验表明: (1)随着进水方式改变,VF对TN的去除率最低为9.8%,最高达93%;对NH3-N的去除率最低为9.0%,最高达98.7%。影响VF硝化能力的主次因素分别为:进水次数>水力负荷>进水持续时间。最佳组合为水力负荷为0.127m3/㎡·d、进水次数为5次/d、进水持续时间为20min/次。 (2) VF对不同N素组成的含氮废水的TN去除率不同。 (3)间歇操作运行中,VF初始出水TN脱氮效果较差(去除率约31%),随后去除效果提高(去除率约62%),并趋于稳定。 现场实验表明: (1)出水口位置可以控制SFCW基质层内饱和水层高度。饱和水层内的DO浓度比非饱和水层内的DO浓度低。在饱和水层内,微生物所需的氧主要由植物根系释放的氧提供。在非饱和水层内,微生物所需的氧主要由大气复氧提供。污染物在VF不饱和水层降解时会释放一定的热量,使污水在反应过程中温度升高。 (2)当出水口位于VF基质层底部时,其顶部0.4m基质层TN的去除率占总去除率的91.7%;底部0.4m基质层的主要作用是继续对氨氮进行硝化,它对TN的去除率仅占总去除率的8.3%。 (3)当出水口位于基质层底部时,SFCW具有最强的硝化能力,NH3-N的去除率最高。当出水口位于水平潜流人工湿地(HF)基质层顶部和VF基质层中部时,其TN去除率提高,但NH3-N的去除率降低。 (4)对比VF—HF的四种连接方式,当VF出水口位于基质床层部,HF出水口位于基质层顶部时,组合潜流人工湿地出水效果最好。 (5)在非饱和水层中,SFCW系统对NH3-N和TP的去除比较好;基质层形成饱和水层后,SFCW系统对TN、NO3-—N、COD和SS的去除比较好。
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