岸邊濕地硝酸鹽遷移轉(zhuǎn)化特性模擬研究.pdf

1、我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)對(duì)湖、庫(kù)水體的總氮濃度和集中式生活飲用水地表水源地的硝酸鹽氮(NO3--N)濃度有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，對(duì)一般河流水體的總氮和NO3--N濃度無(wú)限值要求，而入湖河流是面源NO3--N污染進(jìn)入湖、庫(kù)水體的重要輸移通道。在削減NO3--N的方法中，天然或人工濕地是最具發(fā)展前景的方法之一，因此岸邊濕地的建立對(duì)陸源性面源NO3--N污染進(jìn)入水體起重要攔截作用。利用模擬岸邊濕地試驗(yàn)裝置，以硝酸鹽為

2、主要研究對(duì)象，開(kāi)展?jié)竦匚锢斫Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)影響研究，以期獲得最適濕地結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)基于污染物削減的一級(jí)動(dòng)力學(xué)原理，建立濕地NO3--N去除動(dòng)力學(xué)模型及其拓展式，為岸邊濕地的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供依據(jù)。物理結(jié)構(gòu)因素:長(zhǎng)寬比、植物密度和水深;運(yùn)行參數(shù):水溫、碳氮比(R)、進(jìn)水NO3--N濃度(Cin)、進(jìn)水水力負(fù)荷(q)和進(jìn)水pH。結(jié)果表明:
　　(1)濕地結(jié)構(gòu)因素中，長(zhǎng)寬比和水深是NO3--N削減的重要影響因素，植物（菖蒲）

3、密度并非重要影響因素。本試驗(yàn)條件下，長(zhǎng)寬比為4∶1的濕地的NO3--N+NO2--N去除率最高。較0.15m水深和0.30m水深濕地，0.40 m水深的濕地具有更優(yōu)的NO3--N削減效率，水深較大利于NO3--N削減。空白（菖蒲0株·m-2）、密度1（14株·m-2）和密度2（28株·m-2）濕地的NO3--N+NO2--N平均去除率間差別較小。
　　(2)①環(huán)境溫度的上升利于NOf--N的削減，NO3--N+NO2--N去除率隨

4、溫度的上升而提高，分三個(gè)階段:第一階段為水溫低于13℃的低速增長(zhǎng)期（增速1.3％/℃）;第二階段為13℃～24℃間的快速增長(zhǎng)期(2.0％/℃);第三階段為24℃～28℃問(wèn)的增速減緩期(1.5％/℃)。水溫大于13℃時(shí)，出水NO2--N濃度(CNO2--N)隨水溫升高而減小，水溫小于13℃時(shí)，CNO2--N隨水溫升高而增大。②NO3--N去除率隨R的增加而快速提高，R為4時(shí)，去除率達(dá)96％。CNO2--N隨R的增加表現(xiàn)為先上升后下降。③伴

5、隨Cin的增加，出水NO3--N濃度先增大后降低，CNO2--N持續(xù)增大，且增速加快。NO3--N+NO2--N面積去除率隨進(jìn)水濃度的升高而增大。④NO3--N+NO2--N去除率隨著q的增加而降低。面積去除率隨q的提高而增大，其過(guò)程為先快速增加，后增速減緩，最后趨于穩(wěn)定。⑤進(jìn)水pH降至5.0時(shí)，NO3--N去除率下降明顯，濕地反硝化作用受限。
　　(3)建立的一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型拓展式對(duì)試驗(yàn)濕地硝酸鹽削減效果的預(yù)測(cè)具備準(zhǔn)確性?；谝患?jí)

6、動(dòng)力學(xué)模型，將水溫、R、Cin、q因素耦合入一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)(K)，構(gòu)建模型拓展式。拓展式能有效降低模型參數(shù)的不確定性，提高模型的設(shè)計(jì)精度。結(jié)果顯示，濕地去除NO3--N符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;K與水溫間符合Arrhenius公式（擬合系數(shù)R2:0.96），溫度系數(shù)θ值為1.06; K20與R間符合指數(shù)關(guān)系(R2:0.95); K20與Cin間為線性關(guān)系(R2:0.94); K20與q間呈現(xiàn)二次函數(shù)關(guān)系(R2:0.93)。將水溫、R、Cin