垂直流人工湿地间歇运行与连续运行规律对比分析.pdf

垂直流人工湿地通过两年连续运行和间歇运行研究 对比不同运行状态的水体净化情况 垂直流人工湿地在不同运行状态下 对水体中的化学需氧量()、氨氮()、总氮()、总磷()、叶绿素 指标进行分析 最终确定一种适合该垂直流人工湿地长期运行的方式 根据分析可以确定间歇运行状态能够满足进一步净化河道水体且出水水质达到地表类以上标准 同时还能有效降低泵站运行成本 文章得到的各指标净化规律和受雨季等因素影响结论 可作为其他湿地同期运行的借鉴参考资料 结合共性问题能够有效的采取适当的措施 保证水体净化效果的同时更好的营造生态景观效果关键词:垂直流人工湿地 连续运行 间歇运行 对比分析中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:柳月婷(年)女 讲师:人工湿地作为生态处理技术具有效率高、投资少、维护简单的特点 可作为常规生物处理的补充工艺 生态环境部印发的人工湿地水质净化技术指南明确提出人工湿地水质净化工程只承担达标排放的的低污染的水质改善 优先利用自然或近自然的生态方式提升水的生态品质 坚持建管并重 保障运行维护经费 实现长效运行 为了保证水的生态品质和降低运行管理经费 相关研究发现不同的进水方式能够影响污染物的去除效果 本研究通过分析垂直流人工湿地在连续运行和间歇运行情况下的处理效果比较 确定能够更好的节能降耗的运行方式 材料与方法 研究区概况垂直流人工湿地污水经过配水管穿过填料层向下层流动 在填料层底部进行收集排出 填料采用火山岩、沸石、铁矿石 这些填料具有较好的脱氮除磷效果 垂直流人工湿地上层种植菖蒲(株/)鸢 尾(株/)间 种 小 葱(株/)千屈菜(株/)利用植物的根系传氧、光合作用、吸收作用等进行水质的净化 本工艺流入的进水为该人工湿地表流出水水质 设计处理规模为/面积 水力负荷 /()有机负荷 /()床体深度 水力停留时间 要求出水达到地表水类标准 研究方法本研究时间周期为 年 月 年 月其中 年为垂直流人工湿地连续运行过程 年为垂直流人工湿地间歇运行过程 两种运行方式都保证了出水达到地表水类以上 研究过程为:连续运行状态采用 小时连续运行 间歇运行状态采用间歇进水形式 每日上午 点进行湿地补水待运行 小时后 当日下午 点停止补水 湿地停止出水 停止运行 小时后 次日继续进行同样的运行模式 本研究在保证生态景观需求的前提下分析两种运行方式的水质处理情况的变化规律 数据的处理与分析数据分析采用 ()进行垂直流人工湿地水体指标、叶绿素 的分析 最后利用 ()完成绘图 通过对不同运行方式数据变化规律的分析确定所研究的垂直流人工湿地的最优运行方式 结果与分析 不同运行方式下 的变化规律间歇运行状态下 的去除率在 左理论研究水利技术监督 年第 期右 连续运行状态去除率在 如图 所示 通过对 去除率的对比 可以确定间歇运行状态的去除率整体高于连续运行状态 且规律性较明显 通过对去除率的分析 发现在连续运行过程中的 月出现集中降雨 由于水量的骤然增加超出了垂直流人工湿地的最大处理水量 同期 出现了最低去除率 同样由于降雨影响 在间歇运行过程中的 月也出现了最低去除率 因此可以确定雨水对垂直流人工湿地水体中的 的去除有明显的影响 分析为垂直流人工湿地填料上附着大量微生物 当雨量过大超出了微生物的处理能力后 去除效率就会下降 因此在两种运行状态下均出现负值图 连续运行与间歇运行 去除率的变化 不同运行方式下 的变化规律氨氮在连续运行和间歇运行过程中呈波动性变化 分别在雨季时出现了负去除率 如图 所示通过观测两种运行方式的出水 数值 无论是连续运行还是间歇运行 其出水数值都达到了 地表水环境质量标准中的类水的限值 证明硝化过程完成的较为充分 因此该垂直流人工湿地采用连续运行和间歇运行处理方式都可以 但从节能降耗角度分析 可以采用间歇运行处理方式作为长期运行方式 不同运行方式下 的变化规律间歇运行状态时的 月 去除率达到较高水平 最高值接近 考虑可能夏季氨化细菌(好氧性细菌)、亚硝化菌和反硝化细菌三种微生物活跃的状态下 通过间歇运行过程垂直流人工湿地能够较好的形成厌氧、好氧状态 为微生物提高反应环境 充分完成脱氮过程 如图 所示 有研究表示 垂直流人工湿地水力停留时间在 天时能形成小区域厌氧图 连续运行与间歇运行 去除率的变化环境适合反硝化脱氮对比两种运行方式发现、月份连续运行效果要好于间歇运行 其他月份间歇运行状态的总氮去除效果好于连续运行状态 间歇运行中除夏季降雨量较大和冬季气温的影响 的去除率均在 以上 能够较好的保证湿地对河道水体的净化效果图 连续运行与间歇运行 去除率的变化 不同运行方式下 的变化规律磷的去除主要是靠垂直流人工湿地的填料、植物、微生物的作用 其中填料的截留、吸附等作用作为主要去除路径 间歇运行和连续运行状态磷去除率较高月份分别为 月和 月 且间歇运行状态下的 月去除磷的效果将近 在夏季植物生长旺盛 磷的去除率较高 有研究也提到间歇运行状态在夏季能达 的去除率 如图 所示 本研究也发现 间歇运行状态中的 月份进水 为 /为 中的类标准 出水为 /为类水标准 去除率为 分析为冬季刚过 湿地中残存大量植物 年第 期水利技术监督理论研究腐败的根茎 含有大量的磷 水流经过会携带出磷 因此去除率出现高负值 两种运行状态中的 月去除率也为负值 考虑和降雨有关 其他时间连续运行和间歇运行基本处于波动变化状态因此 两种运行状态对于除磷都可以采用 但是考虑节能减排可以优先选择间歇运行图 连续运行与间歇运行 去除率的变化 不同运行方式下叶绿素 的变化规律两种运行方式中 除受降雨量的影响 叶绿素 的整体去除率均在 以上 其中间歇运行的去除率能够达到以上 如图 所示 因此可以确定垂直流人工湿地的填料对叶绿素 的去除效果较好 并且在间歇运行过程中 由于停留时间增长 提高了其对叶绿素 的去除率 不同运行方式下水生态健康评价分析垂直流人工湿地连续运行和间歇运行需要在满足水生态健康的前提下运行 本研究根据 水生态健康评价技术规范 按照湖泊水生态健康评价指标体系中的理化指标对两种运行状态进行了分析 见表 研究主要针对垂直流人 工湿地出水、叶绿素计算这些指标平均值 进行赋分得到连续运行总分为 间歇运行总分为 间歇运行状态下的物化指标健康等级情况要好于连续运行状态 且总体健康状态也优于连续运行状态图 连续运行与间歇运行叶绿素 去除率的变化 讨论 不同运行方式效果分析通过对两种运行状态去除率的对比 间歇运行的 去除率整体高于连续运行 、在两种运行方式下去除情况没有较大的差异 处于上下波动状态 两种运行方式都可以采用 除夏季降雨量较大和冬季的影响 间歇运行过程中去除率在 以上 能够较好的保证湿地对河道水体的净化效果 叶绿素 除受降雨量的影响 在两种运行方式下的整体去除率均在 以上 其中间歇运行的去除率能够达到 以上 可以优先采用间歇运行方式 两种运行方式在做生态健康指标分析时 除了理化指标 还应做生境指标和生物指标 能够更全面的评价不同运行方式下垂直流人工湿地的水生态健康情况表 连续运行与间歇运行不同运行方式下垂直流人工湿地水生态健康情况运行状态准则层指标层平均数值权重赋分得分总分健康等级连续运行理化指标()()/()/()/叶绿素()/健康亚健康亚健康亚健康间歇运行理化指标()()/()/()/叶绿素()/健康亚健康亚健康健康理论研究水利技术监督 年第 期 影响去除率的多种因素通过对比分析连续运行和间歇运行方式的水体指标变化规律 发现雨量变化对垂直流人工湿地处理效果具有一定的影响 在降雨量较大的几个月中 连续运行状态的 和叶绿素 出水变化较大 分别上升了 和 间歇运行状态的 和 出水变化较大 分别上升了 和 但总氮的出水能够达到地表水标准 出水指标上升为初雨中携带的大量污染物质进入水体降雨不仅使人工湿地去除负荷增加 所有的河道水质 等指标都会普遍升高较多 因此应考虑在雨季前 将人工湿地水位降低 增加降水在湿地中的停留时间 保证 的去除率达到一定的水质标准后排出 同时后期可以对垂直流人工湿地上部种植的菖蒲、千屈菜等植物在雨前雨后根系附近的微生物群落种类进行测定研究 分析哪种植物对于雨量变化的耐冲击性较好 近几年 国内外很多学者也在从湿地微生物、湿地植物等方面对潜流湿地的运行特征进行研究 因此可与同类研究进行对比分析 结语垂直流人工湿地在保证较好的水体景观同时兼具进一步净化河水的作用 本次研究的间歇运行方式能够延长水体净化时间 在垂直流人工湿地的微小生境中完成的氧化分解、硝化反应、反硝化反应等较为充分 因此出水水质相比连续运行效果要好 但间歇运行比连续运行的处理水量减少/考虑垂直流人工湿地是对污水处理厂尾水和地表水类以上河流水质进行进一步净化的措施 因此更多的需要考虑节能、降耗、景观的综合效益参考文献 杨长明 马锐 汪盟盟.潜流人工湿地对污水厂尾水中有机物去除效果.同济大学学报(自然科学版).():.张亚琼.不同进水方式潮汐流人工湿地污染物去除研究.中国林业科学研究院.夏斌.人工湿地处理农村生活污水的问题诊断与氮磷强化去除技术研究.上海师范大学.张靖雯 阮爱东.人工潜流湿地脱氮技术研究进展.环境科技 ():.张琪 古丽扎.潜流式人工湿地污水处理工艺设计.水工业市场():.王拯 张红涛.间歇流人工湿地处理农村生活污水的研究.兰州交通大学学报 ():.林瑞峰 沙洪利 沈晓强 等.北关人工湿地对河道水污染物去除研究.水利规划与设计():./.水生态健康评价技术规范.谢飞 黄磊.对微污染河水的净化效果.环境工程学报 ():.(上接第 页)连梁左端弯矩最小出现在连梁截面高度为 组 连梁右端弯矩最大出现在连梁截面高度为 组 由图 可知 种截面尺寸连梁的轴力基本相同 轴力大小均在 之间各组中不同位置的连梁轴力也基本相同综合上述分析 种截面尺寸连梁中 截面高度为 时 最大弯矩大小与最大剪力大小均较合适 且轴力与其他两种截面高度连梁基本相同 考虑到实际施工成本 优先推荐使用截面高度为 的连梁 结语()在保证连梁具有一定刚度的前提下 不同连梁截面尺寸的 型抗滑桩对治理复杂滑坡的效果差异不大 稳定安全系数均提升了 以上 坡体最大位移均明显下降()种截面尺寸连梁的内力分布形式大体相同 综合考虑连梁滑坡治理效果与连梁内力的分布形式与大小 在、连梁截面高度中考虑到工程造价 推荐使用截面高度为 的连梁()本文对所涉及的内力分析只针对连梁内力进行分析 未考虑施工方案的可行性 需要结合现场情况进行综合比选参考文献 罗勇 姜波 李春峰 等.型抗滑桩滑坡治理中的变形特性及内力研究.地下空间与工程学报 ():.宁宇 黄青富 郝李坤 等.联合 型桩在滑坡体阻滑中应用数值模拟研究.科学技术与工程():.王晨涛 刘欣 张尧禹 等.型抗滑桩的分析方法及在滑坡治理工程中的应用.路基工程():.刘松 王晨 武兰蕊.型抗滑桩治理边坡的效果评价.陕西水利():.余政兴 孙宁.引发某近坝库岸滑坡失稳临界蓄水位研究.水利技术监督():.何佳楠 石强 吴震宇.考虑各向异性渗流的重力坝深层抗滑稳定分析.水利规划与设计():.