4、 结果与讨论
4.1 进水浓度对COD降解系数A的影响 冬、夏季湿地去除COD服从指数方程规律。将风车草湿地夏季、冬季停留时间等于3 d时Yo和Yt,的5组测定结果分别代人指数方程Yt=Yo·e(-kθ),获得夏季、冬季风车草湿地降解COD的5个k值,见表1。 根据表1中Yo与k的对应关系,可以分别求出冬、夏季COD的降解系数k(d-1)与进水COD的质量浓度(Yo,mg/L)的回归方程,分别为: 夏季:k=0.0003Yo+0.3727,r=0.9019 (1) 冬季:k=-0.000 02Yo+0.4791,r=0.2083 (2)
4.2 温度对COD降解系数k的影响 将4个进水COD的质量浓度:490.35,867.07,983.38和1440.20mg/L,依次代入冬季k与Yo的关系式k=-0.000 02 Yo+0.479 1,可估算出4个k,依次是:0.469 3,0.461 8,0.459 4和0.450 3 d-1。同理,将上述4个进水COD值代入夏季k与Yo的关系式k=0.000 3Yo+0.372 7,求出4个相应的k,依次是:0.519 8,0.632 8,0.721 5和0.725 0d-1。 假设在同一进水浓度下,k与温度成线性关系,根据上述4种进水浓度下,冬、夏季各4个k值,以及冬、夏季气温(分别为17.9℃和27.2℃),可以分别求出上述4种进水浓度下,k随温度θ(℃)变化的直线方程,见表2。
根据表2的4种不同进水浓度下、k随温度θ变化的估算方程,可以计算出秋季(温度21.4℃)、上述4种进水浓度下的COD降解常数&值分别为:0.488 2,0.526 2,0.558 1和0.553 5 d-1。同理,可以计算出春季(温度23.8℃)、上述4种进水浓度下的COD降解常数秃值分别为:0.501 1,0.570 3,0.625 8和0.624 3 d-1。 这样,4种进水浓度、4个季节(温度)下人工湿地的COD降解常数无值汇总在表3。
4.3 COD降解常数k的估算模型
根据表3中进水浓度与k的对应数据,可以作出不同温度下,k与进水浓度之间的关系图,如图2所示。图2表明:冬季低温环境下,进水浓度提高,k则减小(θ1);其它高温季节环境下,k随进水浓度提高而增大(θ2,θ3和θ4)。
图2中,不同温度下,k随进水浓度变化的回归方程分别为: 方程θ1:k=0.4791-(2×10-5)yo,r=1.0000 (3) 方程θ2:k=0.4656+(7×10-5)yo,r=0.8489 (4) 方程θ3,k=0.4563+0.0001yo, r=0.8735 (5) 方程θ4:k=0.4432+0.0002yo, r=0.8856 (6) 上述θ1—θ4的4个方程可用k=a+byo来表示,方程中a值与温度关系见图3,b值与温度关系见图4。
图3、图4可见,a值随温度上升而下降,而b值随温度上升而增加,其回归关系为: a=0.5482-0.0039 θ,r=1.000 0 (7) b=0.0004+(2×10-5)θ,r=0.992 4 (8) 将式(7)和式(8)代人k=a+byo中,则k与进水浓度的关系式变为: k=(-0.0039θ+0.5482)+[(2×10-5)θ-0.0004]yo。 (9) 若式(7)用a= a1θ+a2来表示,则al=-0.0039,a2=0.5482 同理,若式(8)用b= b1θ+b2来表示,则b1=2 ×10-5,b2=-0.0004 将k=a+byo代入yt=yoexp(-kt), 则:yl=yoexp[-(a+byo)t],再将a= a1θ+a2和b= b1θ+b2代入, 则:y1=yoexp{-[( a1θ+a2)+ (b1θ+b2)yo]t} (10) 式(10)中:yl为出水COD的质量浓度mg/L;yo为进水COD的质量浓度mg/L;θ为温度,℃;t为水力停留时间,d;a1,a2,b1和b2均为系数,a1=-0.0039,a2=0.5482,bl=2×10-5,b2=-0.0004。 这样,通过式(10),也可以预测出不同温度、进水COD浓度和停留时间下的风车草人工湿地猪场废水处理的出水COD值。
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