粉绿狐尾藻浮床对富营养水体的净化效果、机制研究及工程示范

发布时间：2020-10-14 13:19

　　 植物浮床技术作为一种经济、有效的低能生态技术,目前已被广泛应用于治理湖泊、城市景观水体和河流等敞开水体。一般认为,植物是影响植物浮床净化效果最主要的因素。本研究以粉绿狐尾藻作为浮床植物,开展水培试验和现场试验,对比研究粉绿狐尾藻与其他几种常见浮床植物净水能力的差异性,探究不同覆盖率对粉绿狐尾藻浮床净化效果的影响;同时,以宜兴宗家桥河为例开展工程示范,分析粉绿狐尾藻不同时期根冠比和氮磷在其体内的迁移规律,提出绿狐尾藻作为浮床植物的管理策略;并通过16sDNA高通量测序法,分析植物浮床系统对不同区域水体微生物多样性和细菌群落结构的影响;论文最后通过对宗家桥河水质的长期监测,以评价工程措施对宗家桥河修复的效果,旨在为粉绿狐尾藻浮床的推广使用提供参考依据。(1)水培试验结果表明,粉绿狐尾藻生长繁殖能力和净水能力较强。粉绿狐尾藻对TN的去处率提高了44.73%,去除率达到81.48%,与空心菜和野生水芹菜较为接近;粉绿狐尾藻对NH_4~+-N去除效果仅次于凤眼莲,优于空心菜和野生水芹菜,去除率为80.13%;几种浮床植物对NO_3~--N的去除效果差异不明显;浮床植物对TP的去除效率小于对TN的去除效率,6种水生植物中空心菜、凤眼莲、野生水芹菜和粉绿狐尾藻的去除效果最好,分别达到了69.74%、66.85%、64.16%和59.28%,黄菖蒲和空心莲子菜处理效果相对较差。(2)现场试验结果表明,粉绿狐尾藻浮床可以可以显著提高处理组污染物去除率,可以有效地缓冲水池pH的变化,并将其维持在7.5至7.0之间。但浮床的存在阻止了大气向水体扩散氧气,使处理组DO浓度显著低于对照组。在本试验中,粉绿狐尾藻浮床覆盖率的提高也有利于污染物的去除。但是20%和30%覆盖率条件下水体TN、NH_4~+-N和TP等指标的去除率并没有显著性差异,平均去除率分别为85.55%、84.03%和91.52%。此外,利用去除粉绿狐尾藻浮床去除不同污染物的最佳停留时间也不相同,TN和叶绿素a的最佳处理时间为15天,NH_4~+-N的最佳处理时间为5天,TP、COD_(Mn)和NO_3~--N的最佳处理时间为20天或者更长。(3)粉绿狐尾藻浮床原位工程示范结果表明,定期收获和有效管理对提高浮床系统效率意义重大。建议在7月之后对绿狐尾藻进行多次收获,收获方式采用整株收获。粉绿狐尾藻生长周期集中在4月到8月,其水上部分占比大部分时间小于水下部分,且水上部分和水下部分TN、TP含量并没有显著性差异,TN在6月至9月间最高,平均达到32.38 g/kg,TP在7月至9月间最高,平均达到6.56 g/kg。相对3月份,粉绿狐尾藻浮床总生物量(干重)在六个月间增长了7.36倍,N含量增加了13.38倍,P含量增加了9.77倍。初步估算浮床依靠植物吸收去除了581.74 kg N元素和114.03 kg P元素。粉绿狐尾藻作为一种水生植物,适应和繁殖能力较强,能够耐低温,可以作为一种浮床植物推广使用。(4)微生物多样性分析结果表明,浮床系统可以显著提高浮床下层水体和敞水区的生物多样性。通过门分类水平上的微生物群落结构分析,发现变形菌门、放线细菌门、蓝藻细菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和酸杆菌门的微生物为主要优势菌群,其相对丰度比例之和占总相对丰度的89.6%到98.7%。本研究中蓝藻细菌门虽然在敞水区和浮床下层占比较小,但均值仍然达到了19%,仍然存在蓝藻大量繁殖并进一步恶化水质的可能性。(5)通过长期监测可以发现,宗家桥河经过治理后水质净化效果明显。至2018年9月,宗家桥河考核断面的河水基本消除黑臭,河水的DO、COD_(Mn)、NH_4~+-N、TN和TP浓度的平均值均达到课题的目标要求。但是,在示范工程运行期间,受降雨、行洪和季节等因素的影响,宗家桥河水的污染物浓度波动较大,进而对河水中的NH_4~+-N、COD_(Mn)等污染物的净化造成一定影响,因此,需要进一步加强水面保洁以及植物维护等工作,尤其是要加强粉绿狐尾藻浮床不受人为破坏。
【学位单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X52;X173
【部分图文】：

技大学硕士论文 第一章绪。英国政府通过合理规划泰晤士河沿岸污水厂，采用新型污水处理措施，水负荷，减少河道入流污染负荷，以缓解泰晤士河水污染问题[10, 11]。这也我国目前最重要的治理思路。（2）缓冲带拦截技术缓冲带拦截技术是生态河道建设中的关键，可充分截流农业面源、地表径染源，净化后且达到断面水质考核标准后在排入河道（图 1-1）。它是河流自然水体和陆域之间的生态过渡带，用来拦截去除进入自然水体的污染物，它还具有很多功能，如提供生物栖息地、改良土壤生境、营造生态景观持水土等[12]。它包括生态塘、人工湿地、生态沟渠、下凹式绿地等生态净施。

人工湿地处理技术是一种人工投配污水到种有水生植物的土地上、以不同方制有效停留时间并使其沿着一定的方向流动，通过过滤、吸附、沉淀、离子、植物吸收、微生物分解等来实现水质净化的生物处理技术[18]（图 1-2）湿地可分为表面流和潜底流 2 种类型[19]。德国研究人员[20]比较了两种类型工湿地（水平和垂直）对富营养水体中营养物质的去除效果，发现超过 90机污染物和 N、P 等污染污染被去除。加拿大[21]利用潜流芦苇人工湿地在植长旺季去除了进水 60%的 TN 和 73%的 TP，磷酸盐平均去除率为 94%。近，一些学者利用人工湿地系统对农田径流氮磷进行了去除研究[22]。刘波[23静态实验和模拟人工降雨实验对比分析了四种不同植物配置和填料配置的人工湿地对农田径流中磷的去除，结果表明植物在人工湿地拦截去除磷的过起着重要的作用，但人工湿地填料是其拦截去除磷的主要因素。史鹏博等[2人工湿地填料对降雨径流氮磷的吸附实验，分析了不同填料组合对氮、磷的动力学和热力学性能，研究结果表明沸石和空心砖 1:1 混合去除氮磷效果最

科技大学硕士论文 第一章构成一个小型调节池，具备调节池的截留沉淀功能，其绿地地面到雨水口起着集蓄径流作用，在雨水口至路面的高程差为滞留径流部分。同时绿地为一种处理污水的天然土地处理系统，其覆被植物、土壤、微生物发挥着水径流的重要作用，主要通过物理截留、植物吸收、蒸发等过程有效去除流中的污染物，在其去污功能中占据了重要的作用，绿地中土壤主要发挥、沉淀、截留和吸附的重要作用，微生物的吸附降解也是绿地系统去污的节[27]。
【参考文献】

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1 林培;;《城市黑臭水体整治工作指南》解读[J];建设科技;2015年18期

2 范庭兴;陈晓德;杜珲;蔡喜悦;刘成;;适合地上匍匐茎水生植物的浮床设计及其对富营养化水体脱氮除磷的实效研究[J];水土保持学报;2015年04期

3 胡安谊;李姜维;杨晓永;王弘杰;于昌平;;宁波三江口水域原核生物群落结构分析[J];环境科学;2015年07期

4 胡将军;李海彩;邵庆军;张骞;邵庆林;霍子平;;多级跌水充氧式沟渠连通生态塘污水处理效果及优化模拟试验[J];农业工程学报;2015年03期

5 李梅;李汝;于惠莉;王安爽;孙远奎;;生态浮床技术处理景观水体试验研究[J];工业安全与环保;2014年10期

6 史鹏博;朱洪涛;孙德智;;人工湿地不同填料组合去除典型污染物的研究[J];环境科学学报;2014年03期

7 毛晓文;常虹;;秦淮河南京段水质变化过程及污染控制[J];水资源保护;2014年01期

8 吴蕾;;巢湖水用于城市景观河道生态补水工程[J];中国给水排水;2013年06期

9 崔德才;胡锋;;曝气复合式生态浮床强化修复污水厂尾水的试验研究[J];节水灌溉;2012年10期

10 丛海兵;吴黎明;;2种耐寒生态浮床植物的水质改善性能研究[J];环境工程学报;2012年01期

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2 季兵;生态塘—湿地耦合系统处理上海崇明地表水研究[D];东华大学;2010年

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2 乔斌;农田生态沟渠对稻田降雨径流氮磷的去除实验与模拟研究[D];天津大学;2016年

3 潘畅;生态沟渠对氮磷的净化及狐尾藻对氮的去除研究[D];华中农业大学;2011年

4 葛铜岗;菖蒲浮床系统净化临江河回水区污染河水的试验研究[D];重庆大学;2009年

5 肖华;临江河填料人工浮床生态治理技术研究[D];重庆大学;2008年

本文编号：2840717