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文檔簡介
1、我國西北干旱半干旱地區(qū),其獨特的地理位置和自然環(huán)境使得西北村鎮(zhèn)地區(qū)人畜用水嚴重不足。為解決此問題,我國雨水資源化與收集利用技術得到充分的重視。在政府的正確引導和資助下,通過“121集雨工程”,“母親水窖”等集雨工程使得水窖得到了廣泛地推廣、應用,有效的緩解了西北干旱半干旱地區(qū)淡水資源嚴重匱乏的局面。然而,集雨水水質特征復雜,也因大氣環(huán)境、集流面及水窖材料而使水質表現(xiàn)出差異。受到污染的雨水收集入窖,泥沙和部分污染物沉積到水窖底部,常年不清
2、洗水窖,使得污染物在底泥中大量積聚,再懸浮時可能對窖水水質存在二次污染的危險。鑒于此,為改善窖水水質、提高窖水質量、保障西北村鎮(zhèn)人畜健康,并為拓展、深入研究窖水集雨的理論體系,開展水窖底泥對窖水水質的影響研究有著非常關鍵的現(xiàn)實意義。本文選用具有代表性的紅泥窖底泥作為實驗底泥,以氨氮、CODMn、電導率及UV254作為污染物的代表,采用動力學和等溫平衡等實驗方法,對水窖底泥釋放污染物質的遷移轉化規(guī)律進行了初步研究,并對水窖底泥濃度、溫度和
3、紊亂程度(振蕩速度)等因素進行分析。
本文的主要內容和研究成果主要包括:
(1)查閱相關水窖資料,分析水窖底泥中可能存在的污染物質和影響其釋放的因素,確定了以氨氮、CODMn、電導率及UV254作為研究對象和以水窖底泥濃度、溫度和紊亂程度(振蕩速度)等為影響因素的實驗方案;對水窖底泥的理化性質(粒徑級配、礦物組成以及化學成分)進行了分析,確定了中值粒徑為22.752μm的水窖底泥作為實驗底泥以及相關的預處理和制備方法
4、。
(2)根據一般河湖庫區(qū)底泥釋放污染物的相關理論分析了水窖底泥和上覆水之間的影響,分析了水窖底泥對污染物吸附解吸的作用機理,強調了進行水窖底泥對上覆水水質影響研究的意義;介紹了Langmuir、Freundlich等溫模型和準一級動力學方程、準二級動力學方程等常見水質模型的相關內容以及它們的特點和數(shù)據擬合方法。
(3)以不同水窖底泥濃度為變量,進行了水窖底泥釋放氨氮、CODMn、電導率及UV254的動力學實驗,對水
5、窖底泥釋放氨氮、CODMn建立了準一級動力學、準二級動力學模型和Langmuir、Freundlich兩種等溫模型,以考察水窖底泥對解吸速率、平衡時間和解吸量的作用機理以及單位質量水窖底泥對氨氮、CODMn的平衡解吸量和解析等溫線的影響;并對水窖底泥濃度與電導率進行線性擬合,以考察水窖底泥濃度與上覆水中電導率的相關性。結果表明:隨著水窖底泥濃度增大,氨氮、CODMn、電導率及UV254均不同程度有所增加;用準一級動力學與準二級動力學擬合
6、水窖底泥釋放 CODMn相關性均較好;Langmuir等溫式與Freundlich等溫式對水窖底泥解吸氨氮、CODMn的擬合情況也均較好;水窖底泥濃度和電導率線性擬合相關性較高,這一特性為通過電導率監(jiān)測窖水水質提供了實驗基礎;不同濃度時對水窖底泥釋放 UV254與 CODMn進行相關系數(shù)顯著性檢驗得出UV254與CODMn線性相關。
?。?)以不同溫度為變量,進行了水窖底泥釋放氨氮、CODMn、電導率及UV254的動力學實驗,對
7、水窖底泥釋放氨氮、CODMn建立了準一級動力學、準二級動力學模型,以考察溫度對解吸速率、平衡時間和解吸量的作用機理;并對溫度與電導率進行線性擬合,以考察溫度對電導率的影響。結果表明:隨著溫度增大,氨氮、CODMn、電導率及UV254均不同程度有所增加;準一級和準二級動力學方程描述溫度對水窖底泥釋放 CODMn時的反應過程時準一級略優(yōu)于準二級;溫度和電導率線性擬合相關性較高,將電導率作為窖水水質的監(jiān)測手段時必須考慮溫度對其的影響;在不同溫
8、度時,對UV254與CODMn進行相關系數(shù)顯著性檢驗得出UV254與CODMn線性相關,但20℃時顯著性較低。
?。?)以不同紊亂程度(振蕩速度)為變量,進行了水窖底泥釋放氨氮、CODMn、電導率及UV254的動力學實驗,并對水窖底泥釋放氨氮、CODMn建立了準一級動力學、準二級動力學模型,以考察紊亂程度(振蕩速度)對解吸速率、平衡時間和解吸量的作用機理;并對紊亂程度(振蕩速度)與電導率進行線性擬合,以考察紊亂程度(振蕩速度)對
9、電導率的影響。結果表明:隨著紊亂程度(振蕩速度)增強,氨氮、CODMn、電導率及UV254均不同程度有所增加;準二級動力學方程的擬合水窖底泥釋放氨氮效果略優(yōu)于準一級動力學方程;紊亂程度(振蕩速度)和電導率線性擬合相關性較高,故電導率可作為水窖底泥懸浮程度的監(jiān)測手段,從而來控制窖水水質安全;不同紊亂程度(振蕩速度)對UV254與CODMn進行相關系數(shù)顯著性檢驗得出UV254與CODMn線性相關,140r/min、190r/min時顯著性較
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