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1、实验名称：垂直流湿地模拟实验一：实验目的湿地是全球最具价值的生态系统，与人类的生存、繁衍和发展息息相关。湿 地具有保持水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候、保护生物多样性等重要功能， 被誉为“地球之肾”。健康的湿地生态系统，是国家生态安全体系的重要组成部 分，也是实现经济与社会可持续发展的重要基础。随着人口的增加和城市化进程 的加速发展,造成污水的种类和排放量也随之不断地增加。尽管世界各国都采取 了各种措施,但是仍然难以遏制水质污染的趋势。人工湿地污水处理系统是利用 自然生态系统中的物理、化学和生物等因素的协同作用得以实现污水净化的一项 技术。由此可见湿地的重要性。第一个完整的人工湿地试验始于1
2、974 年德国的 Othf rensen 湿地。 国际上湿地水处理技术发展较快,在欧洲和北美,数以千计的天然湿地和人工湿地被广泛应用于处理多种废水,欧洲芦苇床技 术应用较广泛。人工湿地是一种污水处理的新型技术，其优点是可以促进废水中 植物营养素的循环, 构成了一个完整的生态系统, 是一项低投资、低能耗、低运 行费、氮磷去除率高的生态工程处理技术, 具有较好的经济效益和生态效益。在 我国水污染治理方面, 人工湿地将发挥着越来越重要的作用。垂直流湿地属于潜流型人工湿地的一种，其综合了地表流人工湿地系统和潜 流人工湿地系统地特性。在垂直潜流人工湿地中，污水从湿地表面纵向流向填料 床的底部，床体处于不
3、饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系 统，该系统的硝化能力一般高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水。 其缺点是对有机物的去除能力不如水平潜流人工湿地系统。落干/淹水时间较长， 控制相对复杂。通过实验模拟垂直流湿地系统，自行配置污水，并设计装置结构，了解垂直 流湿地系统的污水净化过程、机理以及处理效果，主要针对于N和P的去除，从 而了解人工湿地系统对于污水净化的重要作用，为将来的污水处理实践奠定基础。 二：实验设置 本实验通过在设计装置，填入各种物料，人为加入污染源，了解垂直流湿 地具有净化水体的作用，掌握垂直流湿地对氮磷的去除效率，理解不同填料 配置下对于水体净化的影响
4、。 对各个处理进行比较，然后选出处理 N， P 效 果好的处理，最后选出处理效果最好的柱子进行分析。三：实验方法本实验主要通过测柱子的流速和 N，P 的去除效果来进行比较，分为 3 个处理时间段;一天，一周，一周以上。测流速为每周一次，然后对数据进行 综合处理。对于流速的测定，使用累积测量的方式，分别测量 10s，20s，40s， 60s，90s，120s，180s，300s 时流出的水的质量，使用台秤进行测量。由测 得的质量数，求出不同的填料的柱子之间的流速的差异。流速的计算过程较 麻烦，测定流速时，以流量代替流速。四：实验材料及相关实验器材1）实验装置：垂直流湿地模拟装置，总的是 24个柱
5、。柱子统一用内径15cm，高为30cm的透明有机玻璃圆柱，在圆柱的上下各有 一个突出的小管，分布在两侧，成为进水和出水口。出水口连接一根胶管。柱子 分为两批，一批是新柱编号为1到8，第二批为老柱，编号为1到16.新柱分为2 个处理。每个处理4个柱。老柱分为4个处理，每个处理4个柱。柱子填充物具 体如下：新柱子的 2 个处理填充物如下1 到 4：A5cm 公分石 2.446 市斤10cm 土壤 3.170 市斤5cm 腐殖质 0.550 市斤5cm 公分石 2.446 市斤5到8为：B4cm粗砂2.000 市斤12cm细沙4.000 市斤5cm腐殖质0.550 市斤4cm公分石1.623 市斤老
6、柱的填充物具体如下14：土壤（3.8市斤）+有机质（0.6706市斤）（占 15%） 58蛭石（4.0市斤）+有机质（0.7059市斤）（占 15%） 912砂（5.0市斤）+有机质（0.8824市斤）（占 18%） 1316砂（2.5市斤）+蛭石（2.5市斤）+有机质（0.8824）（占 18%）2）实验所用的污水配置十二水硫酸氢二钠0.086613g15L水 0.48214g尿素 1.55223g蔗糖3）实验还用到电子称，目的是通过流出水的重量来计算流速。五：相关实验数据1）流速数据记录，流速单位（市斤/秒）9 月 2510月910 月1610月 2310 月3011 月 1311 月 2
7、011 月 2712月40.0040.0040.0030.0030.0040.0030.0030.0020.0030.0070.0070.0050.0080.0060.0030.0040.0030.0040.0080.0080.0090.0140.0090.0070.0070.0070.0040.0150.0140.0150.0190.0130.0150.0120.0140.0150.0250.0240.0230.020.0170.0170.0170.0170.0150.0150.0140.0130.0130.010.0090.0090.010.0090.0150.020.0190.0180.
8、0140.0170.0160.0160.0170.010.0090.010.0120.0090.0090.0070.0090.0060.0060.0040.0060.0680.0690.0610.0540.050.0550.040.0410.0390.0370.0290.0240.0170.0130.0070.0280.0250.0250.0260.0240.0220.0210.0220.0210.0370.0140.0210.030.0280.050.0490.060.0430.0480.0470.0430.0420.0440.0410.0340.0340.0240.040.0390.040
9、.0370.0350.0360.030.0320.0310.0230.020.0190.0170.0160.0140.0130.0130.0120.0170.0160.0140.0140.0120.0130.0130.010.010.0070.0060.0050.0070.0040.0030.0050.0050.0050.0270.0310.0320.0240.0220.0230.0170.0150.0120.0090.010.0110.0090.0090.0080.0050.0030.0020.0130.0130.0140.0160.0140.010.0120.0140.0160.0160.
10、020.0250.0160.0130.0130.0120.0090.0050.0170.0180.0170.0170.0090.0090.0070.0070.010.0180.0190.0230.0160.0140.0130.0120.0120.0040.0090.0140.0190.0080.0070.0070.0070.0070.007以上为24个柱子各个时间段的流速，前 16为老柱的流速，后8个为新柱的 流速。所以可计算的平均流速为下表序号12345678平均流速市斤/秒0.00320.00520.00810.01470.01940.01130.01670.009表：老柱的18号前两个处
11、理序号910111213141516平均流速 市斤/秒0.04140.02740.02380.03670.03970.03560.01630.0132表二：老隍柱9-16号，后两个处理序号12345678平均流速 市斤/秒0.00520.02260.00730.01360.01430.01230.01460.0094表三：新柱 1-8号，两个处理通过 9个时间段测的流速，可以看出流速有减小的趋势，且趋于稳定。每 个处理的 4 个柱子之间流速相差不是很大。老柱的流速总体上比新柱稳定， 起伏不是很大，这是因为时间的关系，因为老柱处理的时间比较长些，它里 面的生物膜也长到一定的极限。而新柱里面的生物
12、膜有的还正在生长，有的 相对稳定，所以就出现这种起伏状况。从表中出可以看出，老柱中 9 号的流 速偏高，而新柱的 2号相对比其他的高。2） N,P 去除率N,P 去除率的测定主要分为三个阶段，一天，一周，一周以上。在做 N，P 去除率实验时，需要注意的是，再加入污水前一定要将之前的水放干，否则 就不能算作是处理一天和七天的。该实验用到的相关实验器材有：水样采集 瓶，分光光度计，刻度管等。相关实验数据如下。A:P 的去除效果变量1dTP去除率7dTP去除率一0. 05290.020.03593.22二0.10679.650.02395.61三0.06587.630.05689.22四0. 049
13、2.420.02794.81五0.1316080.15562.4六0.1316080.12868.9七0.11266.501368.4八0.17010.152631九0.1345990.15562.4十0.12632.30.1563.6十一0.09242.50.19153.6十二0. 09242.50.14764.3十三0.2454.10.18564.48十四0 22357.30. 17366.87十五0.15270.870.13574.06十六0.25351.440.18165.2810.264.80.1863.3920.2163.270.1672.4530.2557.140.2261.7340.1869.390.1573.98501967.860.1770.9260.1869.390.1672.4570.2360.20.1770.9280.2557.140.2163.27表一：p的去除率总的为6个处理。其中（一到十六为老柱一天和七天的处理效果，1-8为新柱一天和七天的处理效果）B:N 的去除效果变量去除
