锰矿物对人工湿地中三氯生及常规污染物强化去除的研究

发布时间：2018-05-14 15:16

本文选题：人工湿地 + 三氯生　；参考：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：近年来,由于三氯生(TCS)高效的抑菌特性,在各种领域中的应用越来越广泛,但与此同时,TCS能够抑制海洋藻类的生长,导致水生生态系统失衡,甚至会对水生生物、哺乳动物,乃至人类的健康造成严重的威胁。目前污水处理厂没有专门针对TCS的去除工艺和设备,所以其出水中仍含有一定浓度的TCS,为了减轻出水中残留TCS对环境的污染,寻求一种高效且环境友好污水再处理技术是有必要的。而人工湿地不仅具有投资少、运行费用低、管理方便等优点,而且在去除有机污染物方面也取得了较好的效果。但是,人工湿地在去除污染物方面仍存在两大问题:(1)有机污染物的量太少(2)湿地中氧气不足,导致对有些典型污染物、氨氮和COD等常规污染物去除效果差。高价锰氧化物具有氧化性和吸附性,能够在耗能不高的情况下选择性地氧化一系列有机化合物,可应用于人工湿地对有机污染物的去除,因此有必要研究高价锰湿地系统对TCS及常规污染物的去除效果及强化去除机制,为高价锰在人工湿地中的实际应用提供科学依据。本研究通过预实验,筛选出最佳锰矿物类型并构建锰矿砂人工湿地系统以研究其对TCS及常规污染物的处理效果和微生物机制。在此基础上,为进一步验证高价锰的作用机理,又选用了纯度较高的高价锰并构建人工湿地小试系统,以深入探究其对TCS及常规污染物的处理效果,并掌握其微生物机制。本研究得到的主要结论如下:(1)最佳锰矿物的筛选实验发现锰矿砂对TCS的去除率最高。不同锰矿物对TCS的去除率从高到低依次是锰矿砂、水钠锰矿沙、MnO2、锰渣;锰矿砂和水钠锰矿沙对常规污染物均有较好的去除效果。结合经济有效原则,本研究选用锰矿砂用于后续的人工湿地实验。(2)锰矿砂人工湿地系统对TCS和常规污染物的均有较好的去除效果。锰矿砂湿地系统对TCS的去除率高达93.3%,而对照系统仅为83.8%;其中锰矿砂湿地系统在锰矿砂填充区段对TCS的去除率最高,为29.96%,而且Mn2+浓度最高,对照系统在每区段对TCS的去除率差异不大,平均去除率为15.2%。(3)锰矿砂湿地系统的微生物丰度和多样性都高于对照系统。锰矿砂湿地系统和对照系统样品中丰度最高的菌门均是变形菌门;而且,两种湿地系统中菌门种类丰度具有明显的差异,在对照系统中变形菌门中丰度最高是beta-变形菌门(C-20:65.91%,C-50:37.66%),明显高于锰矿砂湿地系统(M-20:34.71%,M-50:18.59%),而锰矿砂湿地系统中M-50样品变形菌门中丰度最高是gamma-变形菌门(49.87%),明显高于 C-50(21.90%),而 M-20(19.67%)样品中的 gamma-变形菌门也比C-20(7.21%)高,所以我们推测锰矿砂湿地系统中的gamma-变形菌门具有锰氧化和锰还原能力,需要进一步验证。(4)高价锰人工湿地系统对TCS和常规污染物的处理达到了很好的效果。高价锰湿地系统和对照系统对TCS的最大去除率分别为91.8±2.1%,83.8± 1.9%。而且,高价锰湿地系统在10-20 cm区段对TCS的去除率最高(32.48%)且Mn2+浓度最大(0.395 mg/L),说明此区段中高价锰与水中的有机物发生了发应。湿地系统中NO3--N,NH4+-N,TP,COD都有沿程持续递减的趋势,但是总体上高价锰湿地系统的减少幅度比对照系统大。(5)高价锰人工湿地系统中微生物的丰度和多样性均比对照系统高。进一步分析发现,高价锰湿地系统中变形菌门中的gamma-变形菌门比对照系统中高(B-20:31.08%,B-50:36.63%),其中的Pseudomon 和 Methylococcales 已经被证明出和TCS的降解有关。而对照系统中变形菌门中丰度最高的菌门是beta-变形菌门(C-20:65.9%,C-50:37.66%)。通过培养基培养广谱的锰氧化菌,初步证明高价锰湿地系统中的微生物具有锰氧化能力,但是该菌的种类和特性尚未得到确定,需进一步研究。
[Abstract]:In recent years , due to the high - efficiency bacteriostatic properties of TCS , TCS can inhibit the growth of marine algae . At the same time , TCS can inhibit the growth of the marine algae , which leads to the serious threat to the health of TCS and conventional pollutants . ( 2 ) The removal rate of TCS was 93 . 3 % for TCS and 83 . 8 % for the control system . The highest abundance of M - 50 samples in manganese ore sand wetland system was higher than that of control system ( M - 20 : 65.91 % , C - 50 : 37.66 % ) . ( 4 ) High - valence manganese wetland system has a good effect on TCS and conventional pollutant treatment . The maximum removal rate of high - valent manganese wetland system and control system is 91.8 卤 2.1 % , 83.8 卤 1.9 % , respectively . Manganese oxidizing bacteria in high - valence manganese wetland system have been preliminarily proved through the culture of broad - spectrum manganese oxidizing bacteria . However , the species and characteristics of the bacteria have not been determined , and further research is needed .

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

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