污水地下滲濾系統(tǒng)ORP變化特征.pdf

1、污水地下滲濾處理系統(tǒng)作為一種自然生態(tài)凈化與人工工藝相結(jié)合的小規(guī)模污水土地處理技術(shù)，得益于其干濕交替運(yùn)行時(shí)不斷變化的氧化還原微環(huán)境，對(duì)污染物具有較好的處理效果。目前對(duì)于滲濾系統(tǒng)至關(guān)重要的氧化還原微環(huán)境研究卻相對(duì)較少，僅停留在氧化還原電位(ORP)與污染去除關(guān)系的定性描述層面，缺乏滲濾系統(tǒng)基質(zhì)床體ORP變化特征定量表達(dá)及影響因素的深入研究。
　　本文圍繞干濕交替運(yùn)行時(shí)地下滲濾系統(tǒng)ORP變化問(wèn)題，通過(guò)室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)，利用去極化ORP監(jiān)測(cè)設(shè)

2、備，實(shí)時(shí)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)ORP值，分析ORP變化特征，探討水力負(fù)荷、環(huán)境溫度、基質(zhì)床層部位、Fe-Mn-S離子賦存形態(tài)及微生物作用等因素對(duì)ORP變化的影響，并將基質(zhì)床體氧化還原微環(huán)境進(jìn)一步細(xì)分。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、Matlab等數(shù)據(jù)處理工具，進(jìn)行ORP周期性變化預(yù)測(cè)，構(gòu)建了ORP單周期變化模型，以期深入揭示干濕交替運(yùn)行時(shí)ORP變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)ORP“暗箱變化”可視化。論文的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)進(jìn)水-落干交替運(yùn)行方式有利于

3、地下滲濾系統(tǒng)氧化環(huán)境的恢復(fù)，但短時(shí)間內(nèi)能力有限，僅能作用于床體40cm以上區(qū)域。
　　(2)進(jìn)水-落千周期運(yùn)行時(shí)，滲濾系統(tǒng)基質(zhì)床層ORP變化存在明顯分層現(xiàn)象:基質(zhì)床體40cm以上區(qū)域ORP下降-上升交替變化，床體40cm～95cm區(qū)域ORP則上升-下降交替變化，而床體145cm區(qū)域ORP處于-200～-350mv水平保持穩(wěn)定，不受干濕交替的影響。在此基礎(chǔ)上，將基質(zhì)床體氧化還原微環(huán)境依次劃分為好氧區(qū)、缺氧區(qū)、缺氧-厭氧交替區(qū)和完全厭

4、氧區(qū)4個(gè)反應(yīng)區(qū)，但各分區(qū)并不是截然獨(dú)立，而是存在一定程度的重合或過(guò)渡。
　　(3)水力負(fù)荷波動(dòng)不會(huì)影響ORP的周期性變化特征，但會(huì)引起變化幅度的差異。水力負(fù)荷為0.04、0.08m3/(m2·d)時(shí)，床體各層ORP變化幅度微弱;水力負(fù)荷加大后，ORP上升、下降變化幅度增加，但床體95cm區(qū)域ORP上升幅度達(dá)到一定程度后，反而減小;床體145cm處ORP隨著水力負(fù)荷的加大，整體小幅下降。
　　(4)滲濾系統(tǒng)ORP受環(huán)境溫度、基

5、質(zhì)床體Fe-Mn-S離子賦存形態(tài)、微生物作用等因素的影響，但溫度影響僅在小水力負(fù)荷及基質(zhì)床體上層作用明顯。Fe-Mn-S等離子體系對(duì)ORP的影響區(qū)域存在分層現(xiàn)象，但作用區(qū)域并不是截然獨(dú)立。微生物除自身呼吸生長(zhǎng)影響ORP外，參與各離子體系的氧化還原反應(yīng)也會(huì)影響ORP變化。
　　(5)利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及Origin8.0、Matlab R2013a等數(shù)據(jù)處理工具，預(yù)測(cè)了長(zhǎng)期干濕交替穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，滲濾系統(tǒng)不同基質(zhì)床層ORP周期變化規(guī)律