强化型生态浮岛净化受污染水体的效能研究

发布时间：2020-08-20 23:45

【摘要】：生态浮岛作为人工湿地的一种特殊形式,拥有为鱼类鸟类提供栖息地、抑制藻类生长、消波等众多优点,但传统的生态浮岛只能依靠植物吸收转移水中氮磷等营养物质,处理效率低。本研究针对地表劣V类水体,从系统的植物种类,植物量,基体材料,浮体材料等选择优化入手,通过结构优化和耦合微生物电化学系统构建了能量自持生态浮岛,考察了该系统对污染物的净化效能,并与市场上常规的发泡型浮岛进行了对比分析,探讨了不同水力停留时间、间歇流与连续流运行模式、不同无机氮浓度配比下对TOC、TN、TP、NH_4~+-N和NO_3~--N的去除效果的影响。根据植物的产氧能力、耐冻性能和碳氮的去除能力等优化鸢尾、香蒲、泽泻、慈姑、水葱和臭菖蒲,筛选出了臭菖蒲进行后续实验。设置植株量分别为0株、4株、6株、8株、12株,当臭菖蒲植株量为8株时,对于TN和氨氮的处理效果最好,处理效率分别为64.73%和65.84%。根据基体材料的硬度、结构以及对微生物的胁迫性,选择聚酰胺纤维作为上层基体材料、藤棉作为下层基体材料,在常见的几种浮体材料选择了性质比较稳定且价廉易得的PVC管和PVC发泡板,组合形成了有框架生态浮岛和无框架生态浮岛,试运行15天后发现其对氮磷有较好的处理潜力。设置碳纤维布为阳极、碳刷为阴极,构建了电化学强化有框架生态浮岛和电化学强化无框架生态浮岛。为保证功能微生物接种成功并发挥作用,设置HRT为3天,间歇流运行30天以启动两个生态浮岛和两个耦合系统。运行结束后,有框架和无框架生态浮岛对于氮磷物质的处理效果明显优于传统浮岛,引入电化学系统的生态浮岛处理效果最好。明确了间歇流与连续流,不同负荷,以及有框架和无框架结构对于污染物去除效能的影响。在间歇流和高碳氮比条件下,电化学强化有框架生态浮岛的出水TOC、TN和NH_4~+-N都达到了地表水三类标准,TP达到地表四类;在连续流高硝氮条件下,碳氮磷出水浓度均达到地表水三类。运行期间,电化学强化有框架生态浮岛的电压最高值为427 mV,而电化学强化无框架的为258 mV。运行结束后对各个湿地系统的植物进行检测,发现传统浮岛、无框架生态浮岛、有框架生态浮岛、电化学强化无框架生态浮岛和电化学强化有框架生态浮岛的植物鲜重相较于运行前都减少了15%以上,而过氧化氢酶则增加了10%以上,耦合电化学系统后湿地植物抗逆性增加;除了无框架生态浮岛系列,其余湿地系统的叶片含有的叶绿素含量均增长了5%以上,有框架组的湿地植物光合作用较强。电化学强化无框架系统的阴极、阳极物种总数、群落丰度和群落多样性都高于电化学强化有框架生态浮岛系统。电化学强化有框架生态浮岛系统的植物根系、聚酰胺纤维、藤棉、沙子、阴极和阳极所负载的微生物量基本都高于其他系统,其植物根系、藤棉和沙子上的微生物的群落丰度以及多样性,聚酰胺纤维的群落丰度都优于其他系统。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52
【图文】：

质量图,类别,比例,质量

源基于国家重点研发计划中的项目，项目名称处理的纳米材料与技术，项目编号为 2017Y背景我国是一个人均水资源极其匮乏的国家，只中国水资源公报[2]统计，我国的淡水资源总量低了 11.4%，虽然总量居世界第六位，却供右的土地，辽阔的土地和庞大的人口基数使个国家之一，且由于独特的季风气候与地理巨大，南方的水资源量占全国的 80%以上、

地表水污染,指标统计,总磷,氨氮

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文污染项目为 COD、氨氮、总磷。综上，全国范围内的水资源还有相当一位于地表五类之下，且主要污染项目基本为化学需氧量、总磷、氨氮、需氧量。而最新的 2019 年 3 月全国地表水水质月报也同样表明了具体水质情况，详见图 1-1 和图 1-2。

农业清洁生产,园区

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文从而保证饮用水水质安全不失为一个好方法，因此建立一个因地制期有效修复的饮用水水源改善机制势在必行。为了保障饮用水安全控制和过程控制两种方法。源头控制是指在水源保护用地 500 m 范建设用地发展，饮用水源地周边 1500 m 范围以内限制制革、电镀、重的企业，鼓励进行清洁生产[15]，对农村生活污水、畜禽养殖和水的垃圾以及能源等实施工程防治措施，如图 1-3 建立农业清洁园区污染排放[16]。过程控制则是指在水源入流口处，因地制宜地建设人其不仅可以通过缓冲径流区汇集的来水，沉降吸附氮、磷等污染物的利用水生植物充分消化氮磷等物质，达到净化水体的作用；对于已失严重现象的区域，可采取建设清洁型小流域进行治理，利用水土生态修复[16]，见于图 1-4。针对我国水资源现状以及课题任务书的将处理对象定为劣五类水质的北方农村地表水。

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