人工湿地用于污水深度处理的反应动力学

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Ｋｅ ｒ ： ｏ ｔ ｕｃ ｅ ｔａ ｙ ｗｏ ｄｓ ｃ ｎｓ ｒ ｔ ｄ ｗｅ ｌ ｎｄ；ｗａ ｔ ｗａ ｅ ｒ ａ ｍ ｅ ；ｒ ａ ｔｏｎ ｋ ｎｅ ｉ ｓ ｓ ｅ ｔ ｒ ｔ ｅ ｔ ｎｔ ｅ ｃ ｉ ｉ ｔｃ
城 镇 污 水 处 理 厂 大 多 采 用 二 级 生 物 处 理 工 艺 削
．
ｉ ｈｏ ｎ ｔ ｔＣＯＤ ， ＴＮ ， ＴＰ ｒ ｏ ｅ ｅ ｆ ｃ ｉ ｌ ｅ ｏ ｅ ｎ ＳＳＦＷ ｈａ ｎ ｏｔ ｅ ｗ ｏ ｔ ｐｅ ｆ ｗ ｅ ｌ ｎ ｓ ｓ ｗ ｈａ ａ ｅ ｍ ｒ ｆ ｅ ｔｖｅｙ ｒ ｍ ｖ ｄ ｉ ｔ ｎ ｉ ｈ ｒ ｔ ｙ ｓ ｏ ｔａ ｄ。
关 键 词 ： 工 湿 地 ； 水 处 理 ； 应 动 力 学 人 污 反
中 图分 类 号 ： ０ ． Ｘ７ ３ １
文献 标 志码 ： Ａ
文章 编号 ：６ ４４ ６ （ ０ ２ ０ 一１ １０ １ ７— ７ ４ ２ １ ）４Ｏ １—７
Ｒｅ ｃ ｉ ｎ Ｋ ｉ ｔｃ ｆ Ｔｈｒ ｅ Ｔｙ ｓ ｏ ｎ ｔ ｕ ｔ ｄ Ｗ ｅ ｌ ｎｄ ａ ｔｏ ｎｅ ｉ ｓ ｏ ｅ ｐｅ ｆ Ｃｏ ｓ ｒ ｃ ｅ ｔａ ｆ ｒ Ａｄ ａ ｃ ｄ Ｄｏ ｅ ｔｃ Ｗ ａ ｔ ｗａ ｅ ｅ ｔ ｅ ｔ ｏ ｖ ｎ ｅ ｍ ｓ ｉ ｓ ｅ ｔ ｒ Ｔｒ ａ ｍ ｎ
１ １ 试 验 装 置 ．
渗滤 等 ， ３种 工艺 的运行成 本 较高 ， 前 且需 要 专业 的 操 作 管 理 人 员 ， 其 在 发 展 中 国家 的 推 广 受 到 限 使 制ｌ ］ ２ 。人工 湿地通 过生 物 降解 、 附 、 滤 、 吸 过 沉淀 和
植物 吸收作 用 净 化污 水 ， 适 应 低 浓度 污染 物 去 除 可 的要 求 ， 有投 资 省 、 护 管 理 简便 等 特 点 ， 而 得 具 维 从 到广 泛应 用 ］ 。 现 阶段人 工湿 地 设 计 主 要 基 于 经验 ， 有统 一 没 标 准和规 范 ， 乏有 力 的工艺参 数 指引 ， 于优 化湿 缺 用
．
ｉ ｒ ｍ ｅ ｆａ ｅ ｌｒ ｍ ｏ ａ ａ ｓｉ ｅ ｕｃ ｄ ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｅ ｏ ｒ ａ ｏａ ｎ ｎ ｔ ｅ ｙｐ ｓｏ ｅ ｌ ｎｄ Ｉ ｓ ｎｃ ｅ ｎｔｏ ｒ ａ ｅ ｖ １ｍ ｓ ｓ ｒ ｄ ｅ ｔ ｈ ｎｃ ｅ ｓ ｆａ ｅ ｌｌ ｄｉ ｇ ｉ ｈｒ ｅｔ ｅ ｆｗ ｔａ ｔ ｉ
摘 要 ： 比较 ３种 不 同形 式人 工 湿地 （ 流 、 面流和 组合 流） 潜 表 对城 市 污水 厂二 级 生物 处理 出水 中污
染物 的去除 效果 ， 采用 一级反 应动 力 学模 型进行 模拟 。结果表 明 ， 并 潜流 湿地 对 有机 物 、 氮 、 总 总磷
的 去 除效 率 高 于 其 它 ２种 湿 地 ， 标 准 温 度 下 反 应 动 力 学 常 数 （ 其 Ｋ枷 ） 别 为 ０ ２ 、 ． Ｏ和 分 ．９０２ ０ ２ ｄ 表 流湿地 对氨 氮 的去 除效 率最 高 ， Ｋ 值 为 ０ １ ｄ 温度 变化 对 ３种 人 工 湿地 中 ． ８ｍ／ ； 其 ． ２ｍ／ 。
考 虑有 机物 和 氮 、 营养 盐 的联 合 去 除 ， 磷 因此 ， 大 应
收 稿 日期 ： ０ １１ — １ ２ １ ２ ０
基 金项 目 ： 国家 “ 一 五 ” 技 重 大专 项 （０ ９ ｘ ７ １—０ ３ 十 科 ２ ０ ｚ ０ ３ ５０ ２０ ）
作 者 简 介 ： 国楷 （９ ９）男 ， 士 ， 要从 事 水 污 染 控 制 与 水 体 修 复 研 究 ，Ｅ ｍａｌｆｇ ｏ ａ＠ １ ３ ｃｒ。 付 １ ７一 ， 博 主 （ — ｉ ｕ ｕ ｋ ｉ ６ ．ｏ ） ｎ
有机 物和 总磷 去 除的影 响 不明 显 ， 对氨 氮和 总氮 的去 除有 明显影 响 ， 其对表 面流 湿地 影 响 最为 显 尤 著 。３种人 工 湿地对 污 染物 的去 除效 率均 随着 水力 负荷 的增 大 而显 著 下降 ， 污染 物的 面积去 除量将 随 着面积 负荷 的 不断提 高逐 渐趋 于定值 ， 因此人 工湿地 宜在低 负荷 工况 下运 行 。
Ａｕｇ ２ ２ ． ０１
人工 湿 地 用 于 污 水深 度处 理 的反 应 动 力学
付 国楷 王 敏 张 智 周 琪 ， ，
，
（ ． 庆 大 学 三 峡 库 区生 态环 境 教 育部 重点 验 室 ， 庆 ４ ０ ４ ； １重 实 重 ０ ０ ５ ２ 同 济 大 学 污 染控 制 与 资 源 化研 究 国 家重 点 验 室 ，上 海 ２ ０ ９ ） ． 实 ０ ０ ２
Ｃｈｏ ｑｉ ｎ ｖ ｒ ｉｙ，Ｃｈｏｎ ｉ ０ ４５， Ｐ． Ｒ． Ｃｈｉ ｎｇ ｎｇ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ ｇｑｎｇ ４ ００ ｎａ；
２ Ｓ ａｅＫｅ ａ ｆＰ ｌｕｉｎＣｏ ｔｏ ｎ ｓ ｕ ｃ ｕ ｅ ． ｔｔ ｙ Ｌ ｂｏ ｏｌｔ ｎｒ ｌａ ｄＲｅ ｏ ｒｅＲｅ ｓ ，Ｔｏ ｇｉ ｉｅｓｔ ｏ ｎ ｊ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｙ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ２，Ｐ Ｒ． Ｃ ｉａ ｈｎｈｉ ０９ ２ ． ｈｎ ） Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｈｅ ｒ ｍ ｏ ｌｅ ｆｃｅ ｃ ｅ ｉｆ ｒ ｎｔｐｏ ｌ ａ ｓ ｉ ｕｂ ｕ ｆ ｃ ｌ ｓｒ ｃ ： ｅ ｖａ ｆｉｉ ｎ ｉ ｓｏｆｄ ｆ ｅ ｅ ｌｕｔ ｎｔ ｎ ｓ ｓ ｒ ａ ｅ ｆｏｗ ｏ ｔ ｕｃ ｅ ｅ ｌ ｎｄ （ ｃ ｎｓ ｒ ｔ ｄ ｗ ｔａ ＳＳＦＷ ）。
土 木 建 筑 与 环 境 工 程
第３ 卷 ４
力 开发 高效低 耗 的深度 处理 工艺 以适 应更 高 的水 质
标准 ， 同时考 虑 污 水再 生 利 用 。常见 的深 度 处 理 工
艺有微 滤 、 超滤 、 氧 氧化 ＋ 生物 过 滤 、 地 和 土 壤 臭 湿
１ 试 验 材 料 与 方Baidu Nhomakorabea法
ｓ ｒ ａ ｅ ｆｏｗ ｏｎ ｔ ｕ ｔ ｄ ｗｅ ｌ ｎｄ （ ＦＷ ） ａ ｏ ｂ ｎａ ｉ ｌ ｗ ｏ ｔ ｕｃ ｅ ｔａ ｕ ｆｃ ｌ ｃ ｓ ｒ ｃ ｅ ｔａ Ｓ ｎｄ ｃ ｍ ｉ ｔｏｎ ｆｏ ｃ ｎｓ ｒ ｔ ｄ ｗｅ ｌｎｄ（ ＣＦＷ ）ｔ ｅ ｔｎｇ ｓ ｗａ ｒ ａ ｉ ｅ ｇｅ
的重要 方 法 ， 常 见 的 有 一 级 动 力 学 模 型 、 ｎ ｄ 较 Ｍｏ ｏ
水 管
模 型及 黑箱 模 型 。其 中， 级 动力 学 模 型 因其 简 便 一
应 用最 为广 泛 ， ｎ ｄ模 型 在模 拟 生 物 反 应过 程 方 Ｍｏ ｏ 面具有 一定 优势 ， 但其 相关模 型参 数 难 以准 确测 定 ，
出
水
管
出 水
黑箱模 型 则过 于 粗 糙 。总 的 来说 ， 目前 还 没有 一 种 模型 能够很 好 的描述 湿地 系统 内部 复杂 的反 应 机理
及其相 互 关 系口 ］ 。一 级 动 力 学模 型 可 以较 好 的描 述人 工 湿 地 中 Ｃ ＯＤ、 ＴＮ 和 Ｔ 的 分 解 过 程 。； Ｐ …
ａ ｍｏ ａ ａ ｏｔ ｌｎ ｔ ｏ ｎ ｒ ｍｏ ａ ｅ ｃ ｉ ｍ ｎｉ ｎｄ ｔ ａ ｉｒ ｇｅ ｅ ｖ ｌｒ ａ ｔｏｎ，ｗｈ ｌ ｔｔ ｎｆｕ ｎ ｅ ｏ ｉｓ ｈｅ ｉ ｌ ｅ ｃ ｎ ＣＯＤ ｄ ＴＰ ｒ ｏ ｉ ｆｃ ｎｔ Ｔｈｅ ａｎ ａ ｅ ｎ ｔ ｓｇｎｉｉａ
．
ｓ ｒ ｎｇ ｙ ｒ ｃ ｍ ｅ ｅ ｈ ｔｔ ｏ ｔ ｕｃ ｅ ｅ ｌ ｎ ｐｅ ａ ｅ ｎ ｌ ｔ ｏ ｌ ｅ ｏｍ ｎｄ ｄ ｔ ａ ｈｅ ｃ ｎｓ ｒ ｔ ｄ ｗ ｔａ ｄ ｂｅ ｏ ｒ ｔ ｄ ｏ ｏｗ ｏｌｕｔ ｎｔ ｏａ ｎ ｏ ｄｉｉ ｐ ｌ ａ ｓ ｌ ｄｉ ｇ ｃ ｎ ｔｏｎ
ｐｌ ｎ ｆｌ ｎｔｗｅ ｅ ｃ ａ ｔｅ ｆｕｅ ｒ ｏｍ ｐａ ａ ｉ ｅ ｙ ａ ａ ｙ ｅ ． Ｔｈｅ ｒ ｓ ｌｓ ｗ ｅ ｅ ａ ａ ｙｚ ｄ ｂｙ ｕｓｎ ｅ ｃ ｉ ｎ ｋ ｎｅ ｉ ｓｍ ｏ １ Ｉ ｒ ｔｖ ｌ ｎ ｌ ｓ ｄ ｅ ｕ ｔ ｒ ｎ ｌ ｅ ｉ ｇ ａｒ ａ ｔｏ ｉ ｔｃ ｄｅ ｔ
流湿地 ， 效 面 积 １ ． ， 有 ７ ７ｍ。 后半 段 为 表 流 湿 地 ， 有 效 面 积 １ ． 。各单元 沿长 度方 向每 隔 ３ ６ｍ 设 ５ ６ｍ ． １ 取样 点 。湿 地 中试模 型剖 面图见 图 １ 构建 参数 个 ，
见表 １ 。
出
地 系统 脱 氮 除 磷 的设 计 参 数 和 与 之 相 关 的研 究 很 少 。运 用数学 模 型模拟 湿地处 理 系统 是定 量化 研究
中试 系 统 由 潜 流 湿 地 （ Ｓ Ｗ ） 表 面 流 湿 地 ＳＦ 、 （ Ｆ ） 潜 流／ 流组合 湿地 （ Ｆ ３个单 元并联 组 ＳＷ 、 表 Ｃ Ｗ）
成， ３个 单元 占地 面积 相 等 。其 中潜 流 湿地 和表 流
湿 地 有 效 面 积 均 为 ３ ． ； 合 湿 地 前 半 段 为 潜 ７ ７ｍ 组
限或 已受 到 污 染 的水 体 ， 会 造 成 水 环 境 污 染 。 仍 在 水资 源 问题 日益 严 峻 的 形 势 下 ， 水 处 理 系统 应 污
减污染 物 ， 由于工艺 本 身 的局 限性 ， 出水 污染 物 浓 度
很难 再进 一步 降 低 ， 将 二 级 出水 排 至 自净 能力 有 若
．
ｐｏ ｌ ｔ ｎ ｓ ｒ ｍｏｖ ｌｅ ｆｃｅ ｉｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｒ ａ ｌ ｔ ｈｅｉ ｒ ａ ｅ ｏ ｄ ａ ｉ ｏ ｄｉ ｎｄ ａ ｅ ｌｌ ｄｉ ｇ Ｔｈｅ ｌｕ ａ ｔ ｅ ａ ｆｉｉｎｃｅ ｅ ｒ ａ ｅ ｇ ｅ ｔｙ ｗｉｈ ｔ ｎｃ ｅ ｓ ｆｈｙ ｒ ｕｌｃｌ ａ ｎｇ ａ ｒ ａ ｏａ ｎ
ａ ｄ ｔ ｅｋ ｎ ｔ ｏ ｓａ ｔ ｒ ． ９ ． Ｏ，０ ２ ｄ ｒｓ ｅ ｔ ｅｙ ｎ ｈ ｉｅｉ ｃ ｎ ｔ ｎ ｓ ａ ｅ ０ ２ ，０ ２ ｃ ． ８ ｍ／ ｅ ｐ ｃ ｉ ｌ ．Ｔｈ ＦＷ ａ ｉ ｈ ｒ ｒｍｏ ａ ａ ｅ Ｏ ｖ ｅＳ ｈ ｓ ｈｇ ｅ ｅ ｖ １ｒ ｔ ｎ ａ ｍｍｏ ｉ ｎ ｈ ｉ ｅｉ ｃ ｎ ｔｎ ｓ０ １ ｄ ｎａａ ｄ ｔ ｅｋ ｎ ｔｃ ｏ ｓａ ｔｉ ． ２ ｍ／ ．Ｔｅ ｅ ａｕ ｅｃ ａ ｇ ｒ ａ ｌ ｆｅ ｔ ｈ ｉ ｅｉ ｃ ｎ ｔ ｎ ｓｏ ｍｐ ｒｔ ｒ ｈ ｎ ｅｇ ｅ ｔｙａ ｆｃｓｔ ｅｋｎ ｔｃ ｏ ｓａ ｔ ｆ
第３ ４卷 第 ４期
２１ ０ ２年 ８月
木 建 ｕ ｌ＆ Ｅｎ ｒ ｎ ｎ ａ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＣｉｉ．Ａｒ ｈｔ ｃ筑 ａ 环 境 ｉｏ 程 ｔ ｌ ｇｎ ｅｉ ｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｖｌ 土 ｃ ｉ ｔ ｒ与 ｅ ｖ 工 ｍｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
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