| 题名 | 不同基质对垂直流人工湿地处理效果及堵塞影响研究 |
| 作者 | 张翔凌 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-10 |
| 授予单位 | 中国科学院水生生物研究所 |
| 授予地点 | 水生生物研究所 |
| 导师 | 吴振斌 |
| 关键词 | 垂直流人工湿地 基质 有机物 磷 氮 去除机理 堵塞 |
| 其他题名 | STUDIES ON PERFORMANCE OF PURIFICATION AND INFLUENCE ON CLOGGING OF VERTICAL FLOW CONSTRUCTED WETLANDS WITH DIFFERENT FILTER MEDIA |
| 中文摘要 | 垂直流人工湿地是—项适合我国国情、极具广阔应用前景的水处理技术，人工湿地的基本原理尽管已开始被人们所认识，但湿地净化主体之一——基质的研究仍处于起步阶段，不同基质对垂直流人工湿地的处理效果，及基质对湿地堵塞的影响仍需仔细研究。 本实验针对不同基质的净化效率及其堵塞问题进行研究，以自建垂直流人工湿地实验系统为实验基地，以湖水与生活污水的混合水作为处理对象，通过对初选出的沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、砾石、钢渣、生物陶粒等八种不同类型、不同质地、不同来源的基质，进行为期一年的净化实验，研究它们对于污水中各种类型污染物的去除效果，并同时进行水力学、生物学等方面的实验，比选出综合能力较好或单一去除效率突出的基质，为垂直流人工湿地设计、运行提供依据，以期通过选择合理的基质，达到理想的去除效果，并有效防止湿地的堵塞，延长人工湿地的使用寿命。 主要研究结果如下： 一、八种基质对原污水的处理效果 1、在处理原污水中有机物方面，八种基质综合去除能力由强到弱排列依此为：无烟煤、生物陶粒、蛭石、沸石、钢渣、陶瓷滤料、砾石、页岩； 2、在处理原污水中各种形态的氮方面，八种基质综合去除能力由强到弱排列依此为：沸石、陶瓷滤料、无烟煤、钢渣、蛭石、生物陶粒、砾石、页岩； 3、在处理原污水中各种形态的磷方面，八种基质综合去除能力由强到弱排列依此为：钢渣、无烟煤、生物陶粒、砾石、蛭石、页岩、沸石、陶瓷滤料； 4、简单综合基质对原污水中的有机物、磷、氮的去除效果，八种基质综合去除能力由强到弱排列依此为：无烟煤、钢渣、沸石、生物陶粒、蛭石、陶瓷滤料、砾石、页岩； 5、在八种基质处理水的物化指标方面，无烟煤出水呈弱酸性，TDS浓度较高，离子浓度、电导率及盐度均偏高；钢渣出水呈强碱性，TDS浓度非常高，电导率、离子浓度及盐度均很高；其它基质出水正常； 6、在去除原污水中细菌总数方面，八种基质均有较好的去除效果，其中钢渣最好，出水几乎检不出细菌总数，而无烟煤相对较差； 7、在运行指标方面，在整个实验周期中，蛭石和砾石对各种污染物指标去除效果的波动性较大，而沸石、无烟煤、钢渣、生物陶粒对各种指标的去除效果比较稳定； 8、八种基质对有机物的去除机理主要集中于物理作用和生物作用；对氮的去除机理主要集中于生物作用和物理作用；对磷的去除机理主要集中于物理作用和化学作用；但不同基质略有不同，如钢渣和无烟煤的处理机理主要集中于化学作用和物理作用；而其它六种基质基本上是物理、化学与生物反应共同作用的结果； 9、根据一年多基质实验的系统运行和指标监测情况，并综合考虑湿地运行的各种影响因素，可以得出初步的结论：无烟煤、沸石、生物陶粒可作为高效的垂直流人工湿地基质；钢渣、蛭石、陶瓷滤料可作为垂直流人工湿地的辅助基质。 二、八种基质组成成分定性定量分析 1、在基质的组成成分方面，沸石、页岩、蛭石、砾石、陶瓷滤料的基质组成较为稳定，实验前后变化不大；无烟煤、钢渣、生物陶粒的组成成分有一定的变化； 2、几种综合处理效果较好的基质中，无烟煤基质的成分组成以C和S为主；钢渣基质的成分组成以Ca和Si为主；沸石基质的成分组成以Si和Al为主；而处理效果最差的页岩基质，其成分组成虽也以Si和Al为主，但Fe和Mg的含量也较其它基质要高； 3、在去除机理方面，结合基质组成成分的变化，可以发现，在去除机理是物理反应还是化学反应这个问题上：沸石、页岩、蛭石、砾石、陶瓷滤料、生物陶粒以物理作用为主，而钢渣和无烟煤以化学反应为主； 4、沸石、页岩、钢渣和生物陶粒具有一定吸附有毒金属元素的作用，该特性有待进一步研究，使这些基质具有更为广泛的处理能力。 三、八种基质对湿地堵塞的影响 1、系统水头损失和水力停留时间可以反映湿地内的堵塞情况，八种基质中，生物陶粒、钢渣、沸石和蛭石的堵塞情况不明显，而砾石的堵塞情况较为严重；不同基质堵塞机理各有不同； 2、基质自身结构特性会影响到堵塞，通过对不同基质孔隙率、渗透系数、含水率以及有机质的测定与综合分析，页岩和砾石对堵塞的影响较大；相对其较好的处理率而言，无烟煤的孔隙率和含水率较小，值得注意； 3、通过对系统进出水流量的监测与分析发现，页岩和砾石基质中由于堵塞的发生，其进出水平均流速、流量与累计流量受到较大影响；而蛭石基质有较好持水度与容水度，可利用此特性提高其处理效果。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-11-16 |
| 页码 | 195 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12166]  |
| 专题 | 水生生物研究所_中科院水生所知识产出（2009年前）_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张翔凌. 不同基质对垂直流人工湿地处理效果及堵塞影响研究[D]. 水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所. 2007. |
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