铁碳微电解耦合蕹菜净化河道黑臭水的研究

发布时间：2020-06-19 22:51

【摘要】：工业废水和生活污水的直排严重污染了河流,形成了黑臭水。黑臭水丧失了自净、饮用、灌溉、景观等功能,破坏生态平衡,引发卫生问题,危害人体健康,已经成为亟待治理的环境问题。通过近年来的黑臭水治理实践,生物-生态方法被普遍认可,其中蕹菜因具有耐污,适应性广等特点被广泛应用于污水治理;此外,铁碳微电解能提高生物处理技术的净化效率,与生物处理技术联用愈发受到关注。为此,本文构建了铁碳微电解耦合蕹菜技术体系,用于净化河道黑臭水,开展室内模拟实验研究,以期为铁碳微电解耦合挺水植物的生态处理系统在治理黑臭水体的应用提供理论依据和技术支撑。采用控制变量法开展单因素模拟实验,探究了植株密度、铁碳填料用量和陶粒用量对黑臭水净化效果的影响规律,通过蕹菜组、蕹菜+陶粒组、耦合组(蕹菜+陶粒+铁碳填料)的净化效果对比和微生物群落演变,探究蕹菜、陶粒、铁碳填料各部分作用,揭示了耦合体系的协同作用机理。得到如下主要结果和结论。单因素结果表明,植株密度80～112株/m~2、铁碳填料用量18~27 g/L、陶粒用量26~52g/L为宜。在植株密度80株/m~2、铁碳填料用量18 g/L和陶粒用量52 g/L的最佳组合下,运行10 d,DO为5~6 mg/L,NH_4~+-N8 mg/L,ORP100 mV,水体透明度提升,主要黑臭指标得到改善,能快速消除水体黑臭;运行22 d,COD、TP、TN和NH_4~+-N去除率分别为77.64%、97.18%、74.12%和99.53%,分别稳定在26.72±2.61 mg/L、0.12±0.01 mg/L、13.65±1.24 mg/L和0.21±0.04 mg/L,其中COD、TP和NH_4~+-N达地表水Ⅳ类水标准。该耦合体系对黑臭水的COD降解、TN去除符合表观二级动力学,TP去除符合表观一级动力学。不同组合对比实验表明,耦合组对黑臭水的净化效果显著优于蕹菜组、蕹菜+陶粒组,运行22 d,COD、TP和TN去除率比蕹菜组和蕹菜+陶粒组分别提高了22.43%,21.98%,22.28%和12.34%,5.86%,17.44%。耦合组处理黑臭水体22 d后,微生物丰度和多样性有了显著提高,耦合体系水样优势菌门是Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,水样优势菌属为Pseudomonas、Escherichia-Shigella和Diaphorobacter,根际优势菌门是Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria,根际优势菌属是Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、Arenimonas和Rhodobacter。耦合组中与有机质降解、脱氮除磷等过程相关的微生物群落相对丰度呈增加趋势。耦合体系对黑臭水的净化为协同作用,其作用过程包括:铁碳微电解产物氧化还原降解COD,Fe~(3+)生成FePO_4沉淀除磷,[H]和Fe~(2+)为反硝化提供电子供体;陶粒吸附氮、磷、有机物;蕹菜根际泌氧及分泌物促进微生物硝化反硝化;陶粒生物膜和根际微生物降解有机物和硝化反硝化。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52;X173
【图文】：

技术路线图,科技研发

图 1-1 本研究技术路线图Fig. 1-1 The technical roadmap of this study金：2016 年省应用型科技研发专项（No.2015235）

北京,广州市

广州市黄埔区四号涌Fig.2-1TheNo.4riverinHuangpuDistrict,Guangzhou

【参考文献】