潜流型人工湿地氧的传递与消耗过程及特性研究

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1、摘要潜流型人工湿地氧的传递与消耗过程及特性研究东南大学博士研究生：鄢璐导师：王世和教授摘要作为新型生态污水处理技术，人工湿地具有投资省、运行效率高、抗冲击、易维护等优点，并因其显著的环境生态效益，受到国内外水处理界的广泛关注。与传统生物处理方法相比，人工湿地中的氧环境具有显著的复杂性，对各类污染物的降解机制及过程均产生直接或间接影响。因此，系统研究并分析湿地中氧的特性，将有助于深入探明湿地系统的净化机理，提高污水净化效率及稳定性，推动人工湿地技术的应用和发展。本文以潜流型水平流人工湿地为主要研究对象，全面考察了湿地

2、中氧的时、空变化规律，探讨不同运行条件下人工湿地的氧状况与净化特性，在此基础上，通过植物、微生物、基质氧传递特性的研究，深入分析湿地氧传递的影响因素，以揭示潜流型人工湿地中氧的分布特性及传递消耗过程。研究结果表明，总体而言，人工湿地中氧的浓度较低，普遍低于0．5mg／L，在空间和时间上均呈现明显变化规律，对人工湿地中微生物的活性及污染物的去除效果具有直接影响。不同运行条件下的试验结果表明，垂直流一水平流串连湿地及三级槽接式水平流串连湿地对各类污染物去除效率有所提高，尤其是氮类物质的去除率可提高5％左右；多点进水和强

3、化供氧人工湿地可有效改善湿地的氧环境，多点进水湿地氧浓度提高0．1mg／L左右，强化供氧湿地氧浓度达lmg／L，进而提高了脱氮效果。与水平流湿地相比，垂直流人工湿地内的水流相对湍急，利于复氧，进而提高了微生物的活性与净化效率。对植物光合特性的测定表明，植物光合产氧输氧为湿地的主要氧源，单株植物根部氧分布特征为：主根部氧化还原电位较低，向外侧逐渐升高，并呈现明显的日变化和季节变化规律。对湿地氧传递与消耗过程的试验结果表明，芦苇的光合作用日变化通常表现为单峰型，仅当日最高温度达到38。C以上时为双峰型；湿地植物光合速率

4、与光强、温度间呈显著相关，同时受湿度、叶片生长状况的影响；填料的不同物理性质直接影响复氧效果和净化效率，基质，尤其是土壤对氧具有吸附释氧功能，在湿地氧传中表现出吸附传递与反应平台两方面作用；表征氧消耗过程的土壤呼吸速率与硝化反应强度均与温度呈显著相关关系，并在空间上具有明显变化规律：土壤呼吸速率前端最高，之后明显下降，在中部有所同升后继而下降；湿地中、后部硝化反应强度高于前部，中间(400mm宽处)高于两侧。最后，本文借鉴相关资料，建立了人工湿地氧传递与消耗过程概念模型、人工湿地需氧量理论模型及人工湿地氧传递试验模

5、型，结合模型，分析了氧的传递、消耗过程，对湿地植物释氧速率进行了估算，并确定了湿地氧传递与消耗过程的影响参数。关键词：潜流型人工湿地；氧；传递与消耗东南人学博1：学位论文StudyonOxygenTransferandCharacteristicsinSubsurfaceFlowWetlandsSoutheastUniversityNameofGraduate：YanLuSupervisor：Prof．WangShi—heAbstractAsanewaddedbiologicalsewagetreatment，th

6、econstructedwetlandsattractwideattentionbecausetheyarelow．cost，low．maintenance，high—efficiencyandalsohaveecologicalbenefits．Comparedwithtraditionalbiologicaltreatment．oxygenconditioninconstructedwetlandsiSmorespecialandcomplex,whichinfluentremovingmechanismand

7、processofailpollutantsdirectlyorindirectly．Soinvestigationofoxygencharacteristicsinwetlandshelptorealizepurificationmechanism．improveremovinge衔ciencyandpromoteresearchandapplicationofconstructedwetlands．Thestudyaimedtoinvestigatethetemporalandspatialvariationo

8、foxygeninsubsurfacehorizontalflowwetlands．theoxygenandpurificationcharacteristicsindifferentoperationprocessandtheoxygentransferinplants，microorganismandsubstrate．Basedontheexperim