强化潜流人工湿地脱氮除磷过程研究.pdf

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1、硕士学位论文（工程硕士）强化潜流人工湿地脱氮除磷过程研究STUDYONTHEPROCESSESOFNITROGENANDPHOSPHORUSREMOVALBYENHANCEDSUBSURFACEFLOWCONSTRUCTEDWETLAND夏磊哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：X703.1学校代码：10213国际图书分类号：628.3密级：公开工程硕士学位论文强化潜流人工湿地脱氮除磷过程研究硕士研究生：夏磊导师：丁杰教授申请学位：工学硕士学科：环境工程所在单位：环境学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:X703

2、.1U.D.C:628.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHEPROCESSESOFNITROGENANDPHOSPHORUSREMOVALBYENHANCEDSUBSURFACEFLOWCONSTRUCTEDWETLANDCandidate：XIALeiSupervisor：Prof.DINGJieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EnvironmentalEngineeringAffiliation：SchoolofEn

3、vironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着城市人口的增多，工农业的快速发展，大量的污水流入城市河道，导致了城市内自然水污染严重。人工湿地作为一种低碳环保的污水处理工艺，得到了越来越多的使用，但这种工艺仍存在着污染负荷小、易堵塞、对特殊水质的处理效果较差等问题。针对传统人工湿地存在的问题，本课题采用电解强化的方法和潮汐流运行的方法对潜流人工湿地进行了强化。构建了电解强化潮汐流人工湿地反应器（Elec

4、trolysis-integratedtidalflowconstructedwetland，ETFCW），对城市河道内受到污染的水体进行处理，并将其对污染物的去除效果与潮汐流人工湿地（TFCW）和潜流人工湿地（SFCW）进行比较，之后对ETFCW主要运行参数进行了优化，并分析了ETFCW脱氮除磷机制。首先，进行了ETFCW，TFCW与SFCW对模拟城市河道废水处理效果的对比分析。研究发现，ETFCW与TFCW的出水氨氮浓度差别不大，但SFCW出水氨氮浓度较高，ETFCW与TFCW对氨氮的去除率分别为85.6%与83.6%，SFCW对氨氮的去除率为37.1%。ETFC

5、W对总氮和总磷的去除率为三种反应器中最大，分别是TFCW，SFCW的2.01倍与2.53倍和2.31倍与3.28倍，达到了65.71%与84.88%。还探究了ETFCW中电流对湿地植物生理生化情况的影响，结果表明，电流的存在不利于美人蕉的生长，但对美人蕉造成的伤害不影响其在湿地内发挥功效。其次，采用响应曲面法对ETFCW的运行参数进行了优化。分别以电压、电解时间和通电时间起点为自变量，以氨氮、总氮和总磷作为响应值进行试验。结果表明，三种所选因素对氨氮和总氮的去除率的影响均为极为显著，其中，电压与通电时间起点的交互作用对氨氮去除率影响最大，电压与电解时间的交互作用对总氮

6、去除率的影响最大，氨氮与总氮的去除率随电压的增大呈先增大后减小的趋势；会随电解时间的延长呈先增大后减小的趋势；会随通电时间起点的延后，呈先增大后趋于平稳的趋势。对与总磷去除率来说，电压与电解时间对其的影响是极为显著的，但是通电时间起点的选择对总磷的去除率影响较小。优化ETFCW反应器运行参数的方案为：压为15.26V，通电时间为4.99h，通电时间起点在进水时刻后3.34小时。预测氨氮去除率为89.15%，总氮去除率为83.66%，总磷去除率为89.05%，使用优化过的ETFCW反应器处理实际河道废水，实际污染物去除率与-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文模型预测结果

7、相似，可为ETFCW工艺的实际应用提供设计参考。进一步对ETFCW脱氮除磷的机制进行了分析，分析结果显示，ETFCW内电化学体系对氨氮无氧化作用，但是，它对硝态氮的还原有着明显的效果。进行反应器中阳极附近沉淀物的FTIR分析，结果表明：沉淀物富含铁氧结构、磷氧键结构、羟基聚合铁等结构。微生物高通量测序结果发现，当加入电化学系统时，反应器细菌的种类变多，丰度较大的细菌均与硝化反硝化过程相关，主要包括Saccharibacteria_norank、Nitrospira、Rhizomicrobium、Rhodanobacter、Thermomonas、Co