人工湿地处理寒区生活污水研究

【摘要】：受市政基础设施建设能力的限制,我国多数城镇污水处理能力十分有限,大部分生活污水未经处理直接排放进入受纳水体,导致地表和地下水污染问题日趋严重。对于我国这种人均淡水资源短缺的国家,开发和应用经济高效的污水处理工艺显得尤为重要。人工湿地处理工艺具有便于操作和维护,污染物净化效果显著以及观赏价值高等特点而被广泛应用。人工湿地净化效果受温度等因素的影响较大,因此开展北方寒区人工湿地对生活污水的净化研究对人工湿地在北方地区的推广和应用具有重要意义。本文开展了不同植物和基质组合水平潜流人工湿地对生活污水中氮、磷、COD的净化效果研究,探讨了不同污染负荷对人工湿地净化效果的影响,阐明了寒区季节温度变化下不同配置人工湿地脱氮除磷的特性,并初步分析了人工湿地土壤酶活性以及微生物群落结构随环境温度的变化特征。主要得出以下结论:不同植被配置人工湿地对生活污水中的氮、磷、COD的净化效果表现为:美人蕉与千屈菜混种千屈菜美人蕉无植物空白。从基质对人工湿地净化效果影响来看,砾石基质对生活污水中NO3--N、TN、COD的去除率最高,炉渣次之,铁碳微电解填料最低;对于生活污水中TP的去除效果铁碳微电解填料最好,去除率均高达90%,其次是砾石,炉渣最低。不同污染负荷对人工湿地污染物净化效果的影响表现为:进水高氨氮污染负荷(13.64 g/m2)条件下,以砾石为基质无植物、美人蕉、千屈菜人工湿地对NH4+-N、TP和COD的去除效率低于低氨氮进水负荷(8.19 g/m2),而美人蕉与千屈菜混种在高氨氮进水负荷下对NH4+-N和TP的去除效率提高,对COD的去除效率下降;进水高TP污染负荷(3.74 g/m2)条件下,以铁碳微电解填料为基质的不同植被人工湿地对TP去除效果优于低TP进水负荷(1.99 g/m2),NH4+-N和COD的去除效率下降;进水高COD污染负荷(48.05 g/m2)条件下,以炉渣为基质的的无植物、千屈菜、美人蕉与千屈菜组合人工湿地对COD去除效率低于低COD进水负荷(30.45 g/m2),而美人蕉人工湿地对COD的去除效率较低污染负荷条件下升高,NH4+-N与TP的去除效果也受到影响。环境温度对寒区人工湿地脱氮除磷效果的影响表现为:人工湿地对NH4+-N、NO3--N、TN的去除效果在9月份(23℃~29℃)10月份(17℃~21.5℃)11月份(5℃~13℃)。以砾石和铁碳微电解填料为基质的人工湿地在不同温度下对TP的去除效果均表现为9月份(23℃~29℃)10月份(17℃~21.5℃)11月份(5℃~13℃),而以炉渣为基质的人工湿地在不同温度下对TP的去除效果表现为9月份(23℃~29℃)11月份(5℃~13℃)10月份(17℃~21.5℃)。对人工湿地土壤酶活性及微生物群落结构研究发现:人工湿地土壤脲酶活性随温度的下降而降低,蔗糖酶活性在一定温度范围内呈现出先下降后上升的趋势;以砾石与美人蕉和千屈菜混种的人工湿地土壤中单不饱和脂肪酸、直链饱和脂肪酸以及支链饱和脂肪酸含量丰富,而多不饱和脂肪酸、环丙烷脂肪酸和羟基脂肪酸含量相对较少;群落结构中细菌占由主要优势(42.7%~50.8%),其次是真菌(14.2%~17.1%),而放线菌最少(1.1%~1.9%)。 【关键词】：人工湿地 温度 污染负荷 土壤酶活性 微生物群落结构
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-14
• 第1章 绪论14-21
• 1.1 我国生活污水处理现状14
• 1.2 生活污水处理工艺14
• 1.3 人工湿地概念及分类14-15
• 1.4 人工湿地污染物去除的主要影响因素15-19
• 1.4.1 植物15-16
• 1.4.2 基质16-17
• 1.4.3 微生物17-19
• 1.4.4 温度19
• 1.5 研究内容、目的及意义19-21
• 1.5.1 研究目的和意义19-20
• 1.5.2 研究内容20-21
• 第2章 材料与方法21-27
• 2.1 试验装置21-23
• 2.1.1 人工湿地结构21-22
• 2.1.2 人工湿地植物与基质配置22-23
• 2.2 实验设计23-24
• 2.2.1 植物配置和基质类型对人工湿地净化效果的影响实验23
• 2.2.2 污染负荷对人工湿地净化效果的影响实验23-24
• 2.2.3 温度对人工湿地净化效果的影响实验24
• 2.3 样品采集及测定方法24-27
• 2.3.1 样品采集24-25
• 2.3.2 测定方法25-27
• 第3章 植物配置和基质类型对人工湿地净化效果的影响27-42
• 3.1 不同植物配置人工湿地对氮的净化效果27-31
• 3.1.1 不同植物配置湿地对NH_4~+-N的净化效果27-29
• 3.1.2 不同植物配置湿地对NO_3~--N的净化效果29-31
• 3.1.3 不同植物配置湿地对TN的净化效果31
• 3.2 不同植物配置人工湿地对磷的净化效果31-34
• 3.3 不同植物配置人工湿地对COD的净化效果34-35
• 3.4 不同基质人工湿地对氮的净化效果35-39
• 3.4.1 不同基质湿地对NH_4~+-N的净化效果35
• 3.4.2 不同基质湿地对NO_3~--N的净化效果35-37
• 3.4.3 不同基质湿地对TN的净化效果37-39
• 3.5 不同基质人工湿地对磷的净化效果39-40
• 3.6 不同基质人工湿地对COD的净化效果40-41
• 3.7 小结41-42
• 第4章 污染负荷对寒区人工湿地运行效率的影响42-57
• 4.1 不同NH4+-N进水负荷对人工湿地净化能力影响42-47
• 4.1.1 不同NH4+-N进水负荷对人工湿地NH4+-N去除效果的影响42-43
• 4.1.2 不同NH4+-N进水负荷对人工湿地TP去除效果的影响43-46
• 4.1.3 不同NH4+-N进水负荷对人工湿地COD去除效果的影响46-47
• 4.2 不同TP进水负荷对人工湿地净化能力影响47-51
• 4.2.1 不同TP进水负荷对人工湿地TP去除效果的影响47-49
• 4.2.2 不同TP进水负荷对人工湿地NH4+-N去除效果的影响49-50
• 4.2.3 不同TP进水负荷对人工湿地COD去除效果的影响50-51
• 4.3 不同COD进水负荷对人工湿地净化能力影响51-55
• 4.3.1 不同COD进水负荷对人工湿地COD去除效果的影响51-53
• 4.3.2 不同COD进水负荷对人工湿地NH4+-N去除效果的影响53
• 4.3.3 不同COD进水负荷对人工湿地TP去除效果的影响53-55
• 4.4 小结55-57
• 第5章 温度对寒区人工湿地运行效率的影响57-71
• 5.1 温度对人工湿地净化NH_4~+-N的影响57-61
• 5.2 温度对人工湿地净化NO_3~--N的影响61-64
• 5.3 温度对人工湿地净化TN的影响64-67
• 5.4 温度对人工湿地净化TP的影响67-70
• 5.5 小结70-71
• 第6章 人工湿地土壤酶活性及微生物群落结构71-77
• 6.1 不同人工湿地土壤酶活性温度特点71-73
• 6.1.1 人工湿地土壤脲酶变化特点71
• 6.1.2 人工湿地土壤蔗糖酶变化特点71-73
• 6.2 人工湿地磷脂脂肪酸组成73-75
• 6.3 人工湿地微生物群落结构75-76
• 6.4 小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-85
• 攻读学位期间发表的学术论文85-86
• 致谢86

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