水平潜流人工湿地氮循环微生物效应及生态模型研究
发布时间：2023-02-12 10:47
本文以水平潜流芦苇砾石床人工湿地系统为研究对象,以防治水污染为目的,开展了以下研究内容:水平潜流湿地氮去除速率及主控因素分析;水平潜流湿地氮形态分布及转化规律的研究;水平潜流湿地氮转化微生物沿程分布和种群分析;水平潜流人工湿地总细菌及氨氧化细菌多样性研究;特征脱氮菌种筛选、鉴定及生理生化特性分析;水平潜流湿地氮循环生态动力学模型研究。得出主要研究结论如下: (1)在平均水力停留时间3.85h的条件下,通过对水平潜流人工湿地氮素去除效率分析,水平潜流人工湿地系统表现出一定的除污能力,进水COD、NH4+-N、NO3--N、Org-N和TN浓度为分别7.812.7mg·L-1、0.0515.0mg·L-1、1.35.2mg·L-1、0.665.18mg·L-1、2.220.0mg·L-1...
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
插图和附表清单
1 引言
1.1 氮素污染及水环境中氮去除技术
1.2 人工湿地概述
1.2.1 人工湿地的定义
1.2.2 人工湿地基本构成要素
1.2.3 湿地主体脱氮作用研究现状
1.3 人工湿地微生物多样性研究
1.4 水平潜流人工湿地模型研究进展
1.4.1 衰减方程
1.4.2 一级动力学模型
1.4.3 Monod 动力学模型
1.4.4 生态动力学模型
1.5 选题的依据
1.6 研究的目的、意义及技术路线
1.6.1 研究的目的及意义
1.6.2 研究的技术路线
1.7 本文的主要研究内容及创新点
1.7.1 主要研究内容
1.7.2 本文创新点
2 试验材料与方法
2.1 试验场地
2.2 试验方法与材料
2.2.1 试验装置
2.2.2 试验材料
2.2.3 试验期间进水水质
2.3 分析方法
2.3.1 水质理化指标的测定
2.3.2 湿地基质样品的采集
2.3.3 湿地基质酶活性的测定
2.3.4 湿地基质微生物数量的测定
2.3.5 硝化/反硝化强度及呼吸强度的测定
3 水平潜流人工湿地氮转化机理研究
3.1 水平潜流人工湿地氮去除影响因素研究
3.1.1 水平潜流人工湿地除氮效率分析
3.1.2 季节变化对氮素去除速率的影响
3.1.3 温度和污染负荷对氮素污染物去除速率双因素影响
3.1.4 潜流湿地进出水水质指标主因素分析
3.2 水平潜流人工湿地生境因素及氮素形态分布研究
3.2.1 pH 和 DO 时空变化规律及对氮去除的影响
3.2.2 COD 的时空变化规律及对氮去除的影响
3.2.3 水平沿程各形态氮素分布规律
3.2.4 水平沿程各形态氮素平衡分析
3.2.5 水平沿程硝化作用需氧量分析
3.2.6 水平沿程脱氮作用需有机碳量分析
3.3 水平潜流湿地酶活性及微生物生理群时空动态特征
3.3.1 芦苇砾石床基质酶活性的时间动态分布
3.3.2 脱氮细菌种群的时空动态分布
3.3.3 脱氮种群数量的时空分布规律及除氮效率分析
3.3.4 硝化-反硝化强度时空分布规律
3.3.5 呼吸作用强度时空分布规律
3.4 本章小结
4 水平潜流人工湿地微生物多样性的研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 基质样品的采集
4.2.2 试验试剂与仪器
4.2.3 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 基质样品总DNA 的提取
4.3.2 PCR 扩增结果
4.3.3 DGGE 结果分析
4.4 本章小结
5 脱氮细菌的筛选鉴定及生理生化特性分析
5.1 引言
5.2 反硝化菌的筛选
5.2.1 实验仪器与试剂
5.2.2 反硝化细菌的分离和富集
5.2.3 反硝化菌的脱氮性能考察
5.3 结果与讨论
5.3.1 反硝化细菌的筛选
5.3.2 反硝化细菌的生理生化特性分析
5.3.3 优势反硝化菌种的筛选及脱氮能力测试
5.3.4 周质 NAR 亚基基因(napA)的扩增
5.3.5 反硝化菌株的鉴定
5.4 本章小结
6 水平潜流人工湿地氮循环生态动力学模型
6.1 引言
6.2 概念模型
6.3 模型的构建
6.3.1 质量平衡方程
6.3.2 反应过程及速率方程
6.4 模型的源程序
6.4.1 模型计算方法(Runge-Kutta 法)
6.4.2 模型程序化实现
6.5 模拟结果分析
6.5.1 模型的率定
6.5.2 模型参数优化
6.5.3 模型的验证及检验
6.5.4 氮质量平衡及权重分析
6.6 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文主要结论
7.2 进一步开展工作的设想和思路
致谢
参考文献
附录
作者简介
本文编号：3740963
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
插图和附表清单
1 引言
1.1 氮素污染及水环境中氮去除技术
1.2 人工湿地概述
1.2.1 人工湿地的定义
1.2.2 人工湿地基本构成要素
1.2.3 湿地主体脱氮作用研究现状
1.3 人工湿地微生物多样性研究
1.4 水平潜流人工湿地模型研究进展
1.4.1 衰减方程
1.4.2 一级动力学模型
1.4.3 Monod 动力学模型
1.4.4 生态动力学模型
1.5 选题的依据
1.6 研究的目的、意义及技术路线
1.6.1 研究的目的及意义
1.6.2 研究的技术路线
1.7 本文的主要研究内容及创新点
1.7.1 主要研究内容
1.7.2 本文创新点
2 试验材料与方法
2.1 试验场地
2.2 试验方法与材料
2.2.1 试验装置
2.2.2 试验材料
2.2.3 试验期间进水水质
2.3 分析方法
2.3.1 水质理化指标的测定
2.3.2 湿地基质样品的采集
2.3.3 湿地基质酶活性的测定
2.3.4 湿地基质微生物数量的测定
2.3.5 硝化/反硝化强度及呼吸强度的测定
3 水平潜流人工湿地氮转化机理研究
3.1 水平潜流人工湿地氮去除影响因素研究
3.1.1 水平潜流人工湿地除氮效率分析
3.1.2 季节变化对氮素去除速率的影响
3.1.3 温度和污染负荷对氮素污染物去除速率双因素影响
3.1.4 潜流湿地进出水水质指标主因素分析
3.2 水平潜流人工湿地生境因素及氮素形态分布研究
3.2.1 pH 和 DO 时空变化规律及对氮去除的影响
3.2.2 COD 的时空变化规律及对氮去除的影响
3.2.3 水平沿程各形态氮素分布规律
3.2.4 水平沿程各形态氮素平衡分析
3.2.5 水平沿程硝化作用需氧量分析
3.2.6 水平沿程脱氮作用需有机碳量分析
3.3 水平潜流湿地酶活性及微生物生理群时空动态特征
3.3.1 芦苇砾石床基质酶活性的时间动态分布
3.3.2 脱氮细菌种群的时空动态分布
3.3.3 脱氮种群数量的时空分布规律及除氮效率分析
3.3.4 硝化-反硝化强度时空分布规律
3.3.5 呼吸作用强度时空分布规律
3.4 本章小结
4 水平潜流人工湿地微生物多样性的研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 基质样品的采集
4.2.2 试验试剂与仪器
4.2.3 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 基质样品总DNA 的提取
4.3.2 PCR 扩增结果
4.3.3 DGGE 结果分析
4.4 本章小结
5 脱氮细菌的筛选鉴定及生理生化特性分析
5.1 引言
5.2 反硝化菌的筛选
5.2.1 实验仪器与试剂
5.2.2 反硝化细菌的分离和富集
5.2.3 反硝化菌的脱氮性能考察
5.3 结果与讨论
5.3.1 反硝化细菌的筛选
5.3.2 反硝化细菌的生理生化特性分析
5.3.3 优势反硝化菌种的筛选及脱氮能力测试
5.3.4 周质 NAR 亚基基因(napA)的扩增
5.3.5 反硝化菌株的鉴定
5.4 本章小结
6 水平潜流人工湿地氮循环生态动力学模型
6.1 引言
6.2 概念模型
6.3 模型的构建
6.3.1 质量平衡方程
6.3.2 反应过程及速率方程
6.4 模型的源程序
6.4.1 模型计算方法(Runge-Kutta 法)
6.4.2 模型程序化实现
6.5 模拟结果分析
6.5.1 模型的率定
6.5.2 模型参数优化
6.5.3 模型的验证及检验
6.5.4 氮质量平衡及权重分析
6.6 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文主要结论
7.2 进一步开展工作的设想和思路
致谢
参考文献
附录
作者简介
本文编号：3740963
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