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人工湿地植物的筛选及冬季去氮除磷能力与中试研究

作　者: 邹益雄
导　师: 吴晓芙；胡曰利
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 生活污水去氮除磷生物量氮磷积累量根系活力过氧化物酶基质脲酶基质磷酸酶组合人工湿地系统
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

人工湿地作为一种新型的水处理生态技术,其环境特征既不同于自然湿地,也不同于一般的陆生环境。利用水生植物人工湿地系统处理污水,是一项低投入、低能耗、低成本和能脱氮除磷的新型污水处理技术,能使城市生活污水通过净化达到三级回用标准。介质、微生物和植物是人工湿地的基本构成,其中植物是湿地生物的主体。目前人工湿地植物的种类比较单一,尤其到了冬季,植物停止生长或死亡,导致人工湿地冬季处理效果较差,因此,人工湿地植物的植物筛选,尤其是冬季植物的筛选具有重要的意义。本研究以亚热带地区常见植物为试验材料,在中南林业科技大学株洲校区人工湿地污水处理系统进行试验。对非冬季和冬季植物进行了筛选与评价,同时对冬季植物进行了去氮除磷试验,最后进行了组合人工湿地中试试验,研究主要结果如下：1、本研究以17种非冬季湿地植物为材料,在综合应用原有各种湿地植物筛选与评价指标的基础上,增加植物逆境酶和基质酶,并对所有数据进行聚类分析。结果表明：17种植物的根系数量、长度、活力、叶片过氧化物酶活性、生物量、氮磷平均浓度、氮磷的积累能力、植物根系附近基质脲酶活性与磷酸酶活性均存在一定的差异。根据净化潜力的综合评价体系,可以把17种植物聚类为3大类,污水净化能力较强的有美人蕉、芦苇、风车草、水葱、再力花、千屈菜、花叶美人蕉。以10种冬季植物为材料,增加了体现植物冬季适应能力的根系活力和耐寒性指标,对数据进行聚类分析后得出：白花三叶草、水仙、黑麦草、水芹菜、油菜较好。2、冬季湿地植物去氮除磷试验结果表明：生活污水在人工湿地植物系统中的最佳停留时间为5-10天,植物对污染物的吸收峰值一般在前5天。应试植物对总氮的平均去除率为55.18%,对总磷的平均去除率为63.40%,对氨氮的平均去除率为58.74%,对CODcr的平均去除率仅18.50%。水芹菜在300mg／L浓度以下对污水中的总氮去除效果较好,300 mg／L浓度以上则生长受到威胁。通过总氮、总磷、氨氮、COD四项指标综合比较,综合去污效果最好的是黑麦草,其次是水仙和白花三叶草,其总氮、总磷、氨氮的去除率均在60%以上,COD的去除率均在30%以上。3、构建了组合人工湿地,以人工湿地为主体,辅以生物调节池和好氧生化池预处理,组合潜流湿地和表流湿地,综合利用微生物、植物和动物与水生环境的作用。系统运行稳定、高效,建设成本及运行成本低,能效缩小湿地面积,降低能耗,达到了组合增效的功能。试验结果表明组合人工湿地系统冬季污染物的去除率均在60%以上,生物调节池对NH4+-N、TP的去除效果占主要优势,好氧生化池对NH4+-N、CODcr的去除效果最好,潜流湿地对CODcr和TP的去除效果最明显,表流湿地对TN的去除效果最佳。同时引入了大量的景观植物,颜色丰富、层次分明,大大提升了湿地系统的景观价值。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
1 绪论  13-35
  1.1 人工湿地污水处理系统概述  14-19
    1.1.1 人工湿地的概念  14-15
    1.1.2 人工湿地的优势  15-17
    1.1.3 人工湿地的组成  17-18
    1.1.4 人工湿地类型及各自的优缺点  18-19
  1.2 人工湿地污水处理机理  19-22
    1.2.1 基质  19-20
    1.2.2 微生物  20
    1.2.3 湿地植物  20-22
  1.3 人工湿地技术的应用  22-24
    1.3.1 人工湿地技术在国际上的应用  22-23
    1.3.2 人工湿地技术在中国的应用  23-24
  1.4 人工湿地植物研究  24-31
    1.4.1 人工湿地植物在人工湿地系统中的作用  25-30
    1.4.2 人工湿地植物的选择原则  30-31
  1.5 试验内容  31-35
    1.5.1 课题来源  31-32
    1.5.2 课题目的及意义人工湿地技术在中国的应用  32-33
    1.5.3 指标测定方法  33
    1.5.4 试验仪器  33-34
    1.5.5 试验药品  34-35
2 处理生活污水的人工湿地植物筛选  35-45
  2.1 非冬季湿地植物筛选  35-41
    2.1.1 材料与方法  35
    2.1.2 结果与分析  35-41
      2.1.2.1 植物适应能力与生理特性比较与评价  35-37
        2.1.2.1.1 根系数量与长度  36-37
        2.1.2.1.2 根系活力  37
        2.1.2.1.3 叶片过氧化物酶活性  37
      2.1.2.2 植物的耐污与去污能力比较与评价  37-40
        2.1.2.2.1 生物量  37-38
        2.1.2.2.2 植物氮磷积累量  38-39
        2.1.2.2.3 植物与微生物互作产生的基质酶活性强度的比较与评价  39-40
      2.1.2.3 植物聚类分析与净化潜力的综合评价  40-41
  2.2 冬季湿地植物筛选  41-43
    2.2.1 材料与方法  41
    2.2.2 结果与分析  41-43
      2.2.2.1 根系活力  41
      2.2.2.2 耐寒性  41-42
      2.2.2.3 生物量  42-43
      2.2.2.4 植物聚类分析  43
  2.3 小结  43-45
3 冬季植物对生活污水去氮除磷能力研究  45-57
  3.1 植物在不同氮浓度条件下去氮能力比较与评价  45-47
    3.1.1 材料与方法  45
    3.1.2 结果与分析  45-47
      3.1.2.1 生物量动态  45-46
      3.1.2.2 总氮动态  46-47
  3.2 不同植物在相同条件下净化效果比较与评价  47-56
    3.2.1 材料与方法  47-48
    3.2.2 结果与分析  48-56
      3.2.2.1 生物量动态  48-50
      3.2.2.2 总氮动态  50-51
      3.2.2.3 总磷动态  51-52
      3.2.2.4 CODCr动态  52-53
      3.2.2.5 氨氮动态  53-54
      3.2.2.6 植物体内氮、磷的变化  54-56
  3.3 小结  56-57
4 组合人工湿地冬季植物中试试验  57-69
  4.1 组合人工湿地系统构建  57-60
    4.1.1 A-生物调节池  58-59
    4.1.2 B-好氧生化池  59
    4.1.3 C-潜流湿地  59-60
    4.1.4 D-表流湿地  60
    4.1.5 生物浮床  60
  4.2 组合人工湿地系统运行及各单元功效  60-65
    4.2.1 组合人工湿地系统冬季净化总体效果  60-62
    4.2.2 系统各单元净化效果  62-64
    4.2.3 系统各单元在系统中的贡献  64-65
  4.3 组合人工湿地系统效益分析  65-68
    4.3.1 环境生态效益分析  65-66
    4.3.2 经济效益分析  66-67
    4.3.3 景观效益分析  67-68
  4.4 小结  68-69
5 结论与建议  69-73
  5.1 结论  69-70
  5.2 创新点  70
  5.3 展望  70-73
参考文献  73-79
附录攻读学位期间主要学术成果  79-80
致谢  80

人工湿地植物的筛选及冬季去氮除磷能力与中试研究

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