论文部分内容阅读
A/O功能湿地是在人工湿地中引入一般城镇污水处理厂A2/O工艺的方法,在湿地系统中添加污泥包和碳源的一种人工湿地,湿地系统中未加入污泥包和碳源的为普通型人工湿地。本文以A/O功能湿地系统为研究对象,以积累人工湿地推广建设与生态治理相关数据为目的,利用MATLAB软件对湿地系统处理效果进行显著性分析,开展了以下研究内容:A/O功能湿地脱氮除磷的效果研究;A/O功能湿地氮循环生态动力学模型研究;A/O功能湿地对总氮和总磷去除回归方程建立。本文研究主要的结论如下:(1)在实验条件下,普通型人工湿地系统对总氮的净化能力可达0.23~0.30g m-3d-1,平均值为0.26g m-3d-1;A/O功能湿地系统对总氮的净化能力达到0.40~0.51g m-3d-1,平均值为0.46g m-3d-1。A/O功能湿地系统对总氮净化能力是普通人工湿地对总氮去除能力的1.77倍。对总磷去除效果分析中,普通型人工湿地系统对总磷的净化能力可达0.012~0.023g m-3d-1,其平均值为0.018g m-3d-1;A/O功能湿地系统对总磷的净化能力可达0.016~0.029g m-3d-1,其平均值为0.022g m-3d-1,A/O功能湿地对总磷的净化能力是普通型人工湿地对总磷的净化能力的1.22倍。综合分析得出A/O功能湿地对脱氮除磷的效果显著优于普通型人工湿地。(2)本文研究的试验湿地系统为三级串联结构,污水厂的尾水经过一级处理单元、二级处理单元、三级处理单元的处理后排出系统。在分析中,A/O功能湿地的一级处理单元对总氮的去除率平均值约为12%,二级处理单元对总氮的去除率平均值约为26%,三级处理单元对总氮的去除率平均值约为12%,二级处理单元对总氮的去除率约为其他处理单元的2倍,所以优化二级处理单元是提高总氮去除率的关键单元;通过对A/O功能湿地系统的各级处理单元中不同形态的氮素平衡分析中得出:一级处理单元的主要功能是将有机氮转化成氨氮,即发生氨化作用;二级处理单元的主要功能是将硝态氮转化成氮气,即发生反硝化作用;三级处理单元的主要作用是将氨氮转化成硝态氮,即发生硝化作用。(3)碳源的种类对A/O功能湿地系统脱氮除磷的效果影响较小。在不同种类碳源的湿地系统对总氮的去除率分析中:以稻草、秸秆、玉米瓤为碳源的2#、3#和4#试验组对总氮的去除率均值分别为39%、36%、37%,三种碳源对总氮的去除率显著性差异较小,三种材料均可作为湿地系统的碳源,可以得出以稻草为碳源的A/O功能湿地对总氮有相对较好的去除效果;通过2#、3#和4#试验组对总磷的去除率分析中得出:以稻草、秸秆、玉米瓤为碳源的2#、3#和4#试验组对总磷的去除率均值分别为40%、33%、50%,三种不同种类碳源的人工湿地系统对总磷的去除效果没有显著性差异,以玉米瓤为碳源的人工湿地对总磷有相对较好的去除效果。综合比较分析得出以稻草为碳源的A/O功能湿地脱氮除磷的效果较好。(4)在不同温度下A/O功能湿地系统对总氮处理效果分析中,当温度11~15℃时,对总氮的净化能力达到0.37~0.52g m-3d-1,平均值为0.45g m-3d-1;当温度21~26℃时,对总氮的净化能力达到0.42~0.57g m-3d-1,平均值为0.50g m-3d-1,可以得出A/O功能湿地在冬季低温下脱氮仍有较好去除效果;在总磷的去除效果分析中,当温度为11~15℃时,湿地系统对总磷的净化能力达到0.018~0.10g m-3d-1,其平均值为0.059g m-3d-1;当温度21~26℃时,湿地系统对总磷的净化能力达到0.0022~0.080g m-3d-1,其平均值为0.041g m-3d-1,那么可以得出在湿地系统对总磷的去除中,由于人工湿地系统对磷的吸附截留量的日趋饱和,湿地系统除磷的主要方式为基质除磷,选择优质的人工湿地基质可以延长湿地寿命,强化除磷效果。(5)A/O功能湿地系统硝化作用和反硝化作用是氮素转化与去除的主要途径,其硝化作用速率达到了0.15~0.19gN m-3d-1,反硝化速率达到了0~6.97gN m-3d-1;其次是系统其他作用,最后是氨化作用,氨化速率达到了3.00×10-5~9.66×10-3gN m-3d-1;在整个系统氮转化和去除的主要途径递减顺序为:反硝化硝化系统其他作用氨化作用,反硝化作用占总氮去除的76.28%,硝化作用占总氮去除的15.33%,氨化作用占0.73%。系统其他作用占7.66%。(6)不考虑A/O功能湿地内部较为复杂的生物化学过程,在实验采用连续进水的方式、定期采集进、出水样的情况下,通过对进水和出水共160组水样的总氮和总磷浓度进行检测,利用线性回归和对数回归分析,得出总氮和总磷的无影响因素限制的线性回归方程分别为:CNo=1.039CNi-6.897和CPo=0.529CPi+0.121,对数回归方程分别为CNo=16.97ln(CNi)-36.94和CPo=0.673ln(CPi)+0.785;总氮和总磷冬季情况下的线性回归方程分别为:CNo=1.131CNi-8.130和CPo=0.502CPi+0.096,对数回归方程分别为CNo=16.70ln(CNi)-36.40和CPo=0.907ln(CPi)+0.544;总氮和总磷夏季情况下的线性回归方程分别为:CNo=1.131CNi-8.130和CPo=0.759CPi-0.001,对数回归方程分别为CNo=18.01ln(CNi)-39.49和CPo=0.832ln(CPi)+0.946,都具有较好的拟合度。