氮迁移规律分析

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（一）氨氮变化规律

首先分析在饱水的试验早期，三柱氨氮去除率随深度的变化情况。从图2-16～图2-18可以看出：柱1，在第17d以前氨氮去除率随深度增加而增加，第17d以后随深度变化规律不明显，如第4d时0.2m去除率为14.66％，0.6m为32.33％，1.0m为42.24％；第13d时0.2m为1.66％，0.6m为8.30％，1.0m为17.84％；第31d时0.8m处去除率最高为12.77％，第57d时1.0m处去除率最高为5.61％，第68d时0.4m处去除率最高为18.69％。柱2和柱3，氨氮去除率均随深度增加而增加，如柱2在第4d时0.2m处去除率为56.85％，0.6m为99.69％，1.0m为100％；第34d时0.2m为15.58％，0.6m为79.05％，1.0m为98.52％；第59d时0.2m为14.36％，0.6m为44.95％，1.0m为99.43％。柱3在第4d时0.2m处去除率为75.52％，0.6m为99.27％，1.2m为99.44％；第34d时0.2m为15.16％，0.6m为63.41％，1.0m为98.80％；第59d时0.2m为-9.71％，0.6m为24.85％，1.0m为95.91％。每一深度处氨氮去除率随时间的变化规律是：柱1，第17d以前随渗流时间的延长去除率减小，第17d以后规律不明显，柱2和柱3基本上在0.2m、0.4m和0.6m处的去除率随渗流时间的延长而减小，柱2在0.8m和1.0m处的去除率均大于90％，1.2m处大于95％，柱3在0.8m处除了第48d（76.85％）和第59d（60.74％）外去除率大于90％，1.0m处大于92％，1.2m处大于95％。而且柱1在第17d以后在0.2m和0.4m处多次出现负去除，如0.2m处去除率：第17d为-0.88％，第20d为-9.78％，第57d为-3.22％；0.4m处去除率：第20d为-5.33％，第43d为-1.13％，第57d为-0.43％；其他深度处：0.6m处在第20d时为-8.00％，0.8m处在第20d时为-7.56％，1.2m处在第68d时为-1.35％。柱2和柱3仅出现1到2次负去除。

图2-16 柱1氨氮去除率随深度变化曲线

图2-17 柱2氨氮去除率随深度变化曲线

图2-18 柱3氨氮去除率随深度变化曲线

再分析在整个试验期间，三柱氨氮进出水浓度和去除率的变化规律。由表2-10和图2-22来看三柱进出水浓度的变化，柱1，第1～17d，进水浓度为42.4～49.5mg/L，出水浓度为14.9～42.2mg/L，可以看出，出水浓度小于进水浓度，并且出水浓度随时间逐渐增大；第18～140d，进水浓度为38.1 ～64.0mg/L，出水浓度为28.5～60.3mg/L，出水浓度仍然小于进水浓度；第141～225d，进水浓度为34.9～44.0mg/L，出水浓度为52.1 ～70.4mg/L，出水浓度大于进水浓度。柱2，在第1～106d，进水浓度为45.2～64.0mg/L，出水浓度仅为0～3.68mg/L，比进水浓度降低了10倍多；在第107～141d，进水浓度为34.9～56.9mg/L，出水浓度为12.9～37.3mg/L，比进水浓度降低了1～2倍左右；在第142～216d，进水浓度为38.7～44.0mg/L，出水浓度为41.1～48.9mg/L，比进水浓度有所升高，但升高幅度不大。柱3，在第1～96d，进水浓度为45.2 ～64.0mg/L，出水浓度仅为0.2～6.7mg/L，也比进水浓度降低了10多倍；在第97～131d，进水浓度为38.1～57.2mg/L，出水浓度为10.3～23.1mg/L，比进水浓度降低了2～3倍左右；在第132～216d，进水浓度为34.9～44.0mg/L，出水浓度为35.7～56.6mg/L，比进水浓度有所升高，但升高幅度也不大。

表2-10 三柱进出水氨氮浓度变化表

三柱进出水氨氮去除率的变化规律：柱1，在第17d（孔隙体积数为17.326，相对浓度为0.93）时基本产生穿透（图2-19），以后氨氮浓度变化不大，去除率大多小于10％，第140d（孔隙体积数为62.663）以后为负去除，说明 发生了解吸（图2-22，图2-23）。柱2和柱3从试验开始去除率一直很高，均在90％以上，柱2到第131d（孔隙体积数为7.924，相对浓度为0.98）、柱3到第141d（孔隙体积数为8.744，相对浓度为1.02）时氨氮达到吸附饱和产生穿透，随后氨氮发生解吸为负去除（图2-20，图2-21，图2-23）。

图2-19 柱1氨氮穿透曲线

图2-20 柱2氨氮穿透曲线

图2-21 柱3氨氮穿透曲线

图2-22 三柱进出水氨氮浓度历时对比曲线

图2-23 三柱出水氨氮去除率历时对比曲线

（二）NO3—N变化规律

在饱水的试验早期，三柱NO3—N去除率随深度的变化规律（图2-24～图2 -26）：柱1在第30d前，柱2在第22d和柱3在第15d前均为负去除，各深度处NO3—N浓度大于进水浓度。柱1，第17d以前NO3—N随深度去除率减小，浓度增加，如第8d时0.2m去除率为-6％，0.6m为-21％，1.0m为-42％；第17d时0.4m为-4％，0.8m为-12％，1.0m为-68％，第17d以后去除率随深度具有波动性，如第31d和第68d时在0.6m处，第43d和第57d时在0.4m处去除率最小，NO3—N浓度最大。柱2，分别在第11d、第15d和第48d时在0.6m处，第8d和第59d在1.2m处，第34d在1.0m处的去除率最小，NO3—N浓度最大，第59d时在0.2m、0.4m和1.0m处去除率为100％，0.6m处为99％。柱3，分别在第4d、第8d和第11d时在0.4m处，第15d和第22d在0.2m处去除率最小，NO3—N浓度最大，第59d时在0.8m处去除率最大为98％，柱2和柱3NO3—N去除率随深度变化规律性均较差。

图2-24 柱1中NO3—N去除率随深度变化曲线

图2-25 柱2中NO3—N去除率随深度变化曲线

图2-26 柱3中NO3—N去除率随深度变化曲线

三柱进出水NO3—N的浓度和去除率随时间的变化规律：从表2-11和图2-27可以看出，柱1，第1～20d进水浓度为7.5～27.5mg/L，出水浓度为11.0 55.2mg/L，出水浓度大于进水；第21～43d进水浓度为9.7～25.0mg/L，出水浓度为8.8～23.0mg/L，出水浓度略小于进水；第44～225d进水浓度为2.9 ～28.7mg/L，出水浓度为0.7 ～4.2mg/L，出水浓度比进水浓度小1～5倍左右。柱2和柱3，在第1～11d进水浓度为7.5～12.5mg/L，它们的出水浓度分别为20.0～23.0mg/L和4.0～16.5mg/L，基本上出水浓度大于进水，并且柱2比柱3的出水浓度大；第12～48d进水浓度为9.7～25.0mg/L，它们的出水浓度分别为3.4～25.0mg/L和2.3～13.5mg/L，柱2的出水浓度比进水浓度小1～3倍，柱3的出水浓度比进水浓度小1～4倍，柱2的出水浓度大于柱3；第49～216d进水浓度为2.9～28.7mg/L，它们的出水浓度分别为0.01～1.24mg/L和0.1～2.2mg/L，柱2的出水浓度大多小于柱3，柱2和柱3的出水浓度比进水浓度小几倍、几十倍到上百倍不等。从图2-28中更清楚地看出，柱1在第31d、柱2在第22d和柱3在第15d以前，三柱出水的NO3—N去除率为负值，以后去除率逐渐升高，柱1去除率大多在70％以上，柱2和柱3多在75％以上。

表2-11 三柱进出水NO3—N浓度变化表

图2-27 三柱进出水NO3—N浓度历时对比曲线

图2-28 三柱出水NO3—N去除率历时对比曲线

（三）总氮变化规律

总氮去除率随深度的变化规律（图2-29～图2-31）：柱1，除第68d在0.8m处总氮去除率最高（39.38％）外，其余总氮去除率基本上随深度增加而增加，从试验开始到第5d时，总氮去除率达到最高：0.2m处为38％，0.6m为49％，1.0m为60％；随后去除率逐渐减少，直至第20d时达到最小：0.2m为-3％，0.4m为-12％，0.6m为-5％，1.0m为4％；然后总氮去除率又开始回升，到第68d时，0.2m为38％，0.6m为25％，1.0m为21％，在第6～57d不同深度的总氮去除率变化范围为-20％～20％。除了柱2在第11d时在0.6m处去除率最高外，柱2和柱3总氮去除率均明显地随深度增加而增加，不同深度的去除率数值有时柱2大，有时柱3大，去除率总的变化范围：柱2为3％～99％ 柱3为9％～98％。

图2-29 柱1中总氮去除率随深度变化曲线

图2-30 柱2中总氮去除率随深度变化曲线

图2-31 柱3中总氮去除率随深度变化曲线

出水总氮浓度和去除率的变化规律（表2-12，图2-32，图2-33）：柱1，第1～20d进水浓度为60.7～90.6mg/L，出水浓度为44.2～58.5mg/L，去除率为12％～56％；第21～57d进水浓度为60.7～83.6mg/L，出水浓度为58.2～78.3mg/L，去除率为3.9％～6.3％，出水浓度和进水浓度非常接近；第58～140d进水浓度为37.5～88.2mg/L，出水浓度为30.4～73.9mg/L，去除率为-15％～42％；第141～225d进水浓度为48.4～58.3mg/L，出水浓度为53.7 ～72.0mg/L，出水浓度大于进水浓度，出现负去除，如第150d去除率为-12.6％，第172d为-30.4％，第184d为-22％，第195d为-14.9％，第225d为-32.4％；柱2和柱3，第1～22d进水浓度为60.7～83.6mg/L，出水浓度分别为：15.4～39.9mg/L和3.5～31.9mg/L，柱2去除率略大于柱3，去除率分别为：34％～81％和48％～96％；第23～119d进水浓度为52.5～88.2mg/L，出水浓度分别为：0～25.1mg/L和0～20.2mg/L，柱2与柱3出水浓度相差不大，去除率分别为：70％～99％和71％～99％；第120～216d进水浓度为48.4～69.5mg/L，出水浓度分别为：25.7～72.0mg/L和41.8～72.0mg/L，去除率分别为：-32％～56％和-32％～40％，其中柱2在第175d为负去除（-32％），柱3在第163d、第175d和第186d为负去除，去除率分别为：-3％、-32％和-16％。从以上数据可以看出，第120d以前柱2和柱3出水浓度大多在25mg/L以下，而柱1出水浓度范围为40～80mg/L，柱1出水浓度是柱2和柱3的1～10倍，第120d以后柱2和柱3的出水浓度回升，和柱1的出水浓度差值减小。三柱总氮去除率总的变化规律在图2-33中反映地非常清楚，第120d以前，柱2和柱3远远大于柱1，第120d以后，柱2和柱3逐渐减小，和柱1比较接近，并且多次出现负去除。

表2-12 三柱进出水总氮浓度变化表

图2-32 三柱进出水总氮浓度对比历时曲线

图2-33 三柱出水总氮去除率对比历时曲线

图2-34 柱1中铬去除率随深度变化曲线

图2-35 柱2中铬去除率随深度变化曲线

图2-36 柱3中铬去除率随深度变化曲线

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