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前卫村高浊度水体的生态修复机理研究

作　者: 王春龙
导　师: 陈季华
学　校: 东华大学
专　业: 环境工程
关键词: 高浊度氧化塘人工湿地脱氮除磷机理
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

基于上海市科委重大科技攻关项目《崇明岛域水环境演变规律与水质改善技术研究》(课题编号:06DZ12307),在上海市崇明前卫村进行人工湿地复合生态系统(ICW)对富营养化地表水体治理。通过试验装置研究分析、复合湿地系统的运行监测,研究人工湿地复合生态系统对污染物,特别是氮磷的去除机理。本研究建立了人工湿地系统试验模型,并监测中试工程的运行情况。通过试验装置研究了不同运行条件对污水净化效果的影响,并分别研究了人工湿地和氧化塘对净化水质作用的影响,对复合系统的脱氮除磷的机理进行了分析。采用农村生活污水直接培养的方式对氧化塘进行培养和驯化,一般情况约5d可培养成功。氧化塘内藻菌共生体系在培养过程中存在藻类、亚硝酸菌、硝酸菌依次生长过程,当亚硝酸菌和硝酸菌达到平衡时,藻菌共生系统培养成熟。藻菌共生系统的培养需要约25～30d的时间;人工湿地无需培养,接氧化塘出水直接进行启动。复合系统具有培养简单、启动快等优点,有利于在农村地区的推广应用。对中心湖水氮磷含量与悬浮物含量的关系进行研究。结果表明:水体中的磷主要以不溶态为主,总磷(TP)的浓度与浊度呈线性关系;总氮与浊度并无这种关系,说明地表水中存在大量不溶态的磷,而不溶态的氮含量不多。分析了复合系统(ICW)各部分脱氮除磷的机理。湿地基质选用的石灰石和陶粒不仅可以调节水体的pH值,还在磷的去除上起到了关键的作用。另外,陶粒多孔、比表面积大,有利于微生物附着。通过控制小试系统的进水量,研究了复合系统在不同水力负荷条件下对污染物的处理效率。结果表明:随着水力负荷的降低,浊度的去除率会提高,但是水力降低到0.015m~3/m~2·h以下时,浊度的去除率基本上不再提高。通过大量的实验数据,结合国内外有关研究,建立了针对崇明水体的数学模型,可用于该系统处理效果的预测。人工湿地复合生态系统工程对前卫村中心湖水进行净化处理,使水质由过去的劣Ⅴ提高到了目前的Ⅱ、Ⅲ类,并能够维持在此水平,取得了一定的实际效果。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-15
  1.1 研究背景及意义  11-13
    1.1.1 水体污染现状  11
    1.1.2 前卫村水体污染状况  11-13
  1.2 课题来源和研究内容  13-15
    1.2.1 课题来源  13
    1.2.2 研究内容  13-15
第2章人工湿地复合系统概述  15-26
  2.1 人工湿地复合系统在生态修复中的应用  15-16
  2.2 氧化塘在生态修复中的应用及机理概述  16-19
  2.3 人工湿地在生态修复中的应用及机理概述  19-23
  2.4 人工湿地堵塞机理分析  23-26
    2.4.1 堵塞原因分析  23-24
    2.4.2 对策  24-26
第3章试验装置与试验方法  26-34
  3.1 试验装置  26-28
    3.1.1 试验装置的构建与运行  26-27
    3.1.2 试验的设计思路  27-28
  3.2 试验对象  28
  3.3 试验方案设计  28-31
  3.4 试验方法及仪器  31-34
    3.4.1 试验监测方法  31-33
    3.4.2 试验仪器  33-34
第4章试验结果与分析  34-54
  4.1 水力负荷对氮磷去除效果的影响  34-37
    4.1.1 对总氮的去除效果  34-35
    4.1.2 对总磷的去除效果  35-37
  4.2 基质材料选择  37-40
    4.2.1 石灰石和陶粒对pH值的调节作用  37-38
    4.2.2 石灰石和陶粒对氮磷的吸附作用  38-40
  4.3 氧化塘对悬浮物的处理作用  40-43
    4.3.1 对悬浮物的去除  40-42
    4.3.2 生物膜的效能研究  42-43
  4.4 湿地植物对氮磷的吸收作用  43-48
    4.4.1 植物的作用  44-45
    4.4.2 植物量分析  45-48
  4.5 中心湖水体的氮磷赋存特征  48-54
    4.5.1 氮的赋存特征  48-50
    4.5.2 磷的赋存特征  50-54
第5章中试工程的概况与运行效果  54-77
  5.1 复合人工湿地系统的建立  54-60
    5.1.1 中试工程选址  54-56
    5.1.2 中试工程设计简介  56-60
  5.2 中试工程的运行  60-62
    5.2.1 中试工程启动及运行  60
    5.2.2 复合人工湿地中试工程出现的问题  60-61
    5.2.3 复合人工湿地中试工程的工艺改造  61-62
  5.3 中试工程的运行效果及分析  62-77
    5.3.1 浊度的去除  62-68
    5.3.2 氮的去除  68-71
    5.3.3 磷的去除  71-74
    5.3.4 CODcr的去除  74-77
第6章试验装置对污染物降解的数学模型  77-86
  6.1 湖泊富营养化数学模型  77-78
    6.1.1 单一营养盐的数学模型  77-78
    6.1.2 营养盐与藻类生长的数学模型  78
  6.2 人工湿地氮磷去除的数学模型  78-84
    6.2.1 衰减方程  78-82
    6.2.2 一级动力学模型  82-84
  6.3 潜流人工湿地堵塞的数学模型  84-86
第7章结论与建议  86-89
  7.1 主要结论  86-87
  7.2 建议  87-89
参考文献  89-95
附录名词的缩写及中英对照  95-96
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  96

前卫村高浊度水体的生态修复机理研究

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