利用農(nóng)作物秸稈強化人工濕地對降雨徑流中氮及重金屬去除的研究

【摘要】：地表徑流是影響水環(huán)境質(zhì)量的重要污染源。在降雨徑流污染控制方面,人工濕地技術是行之有效的手段,但會出現(xiàn)由于碳源不足而影響濕地凈化污染物的現(xiàn)象,因此本研究從節(jié)省運行費用角度,篩選出廉價易得、環(huán)境友好的農(nóng)作物秸稈作為植物碳源,用于提高人工濕地污染物凈化能力。本研究主要有降雨徑流的水質(zhì)監(jiān)測、農(nóng)作物秸稈的篩選及其對人工濕地凈化污染物能力的影響。研究結果如下：(1)降雨徑流的水質(zhì)監(jiān)測研究。降雨徑流中SS、COD、TN和TP都有初期沖刷效應，即隨著徑流量的增加,SS、COD和TN等污染物濃度迅速升高,達到峰值后逐漸降低趨于穩(wěn)定,而TP在整個徑流過程與其他污染物相比下降速度較為緩慢；降雨徑流污染程度隨著雨前累積晴天數(shù)的增加而增加；污染程度最高的是自留地,其次是道路；由于ss等污染物濃度過高,四種下墊面(庭院、屋面、道路、自留地)的降雨徑流均需經(jīng)過處理后才能回收利用。(2)農(nóng)作物秸稈篩選研究。經(jīng)過堿處理后的農(nóng)作物秸稈在前期大量釋放碳源和氮源,后期釋放緩慢,但是堿處理加大了添加農(nóng)作物秸稈的成本；小麥秸稈的C：N較大,其分解速率較慢,釋放速率較為穩(wěn)定,因此經(jīng)過簡單處理的小麥秸稈比較適合作為外加碳源即將小麥秸稈剪碎至1-2cm。(3)小麥秸稈添加方式研究。與對照組相比,單層添加方式去除污染物的強化效果較弱，而三層添加會導致TN和NH4+-N出水濃度偏高,雙層添加方式可以加強濕地脫氮除磷的效果,且不會造成出水有機物濃度上升,故雙層添加是較優(yōu)的方式。(4)小麥秸稈添加量研究。當進水為低碳氮比模擬雨水時,隨著秸稈添加量從0.1增加到0.35kg/m3,濕地去除氮、磷和重金屬效果不斷加強,但是當添加量從0.35kg/m3增加到0.5kg/m3,污染物的去除率無明顯增加,從濕地脫氮除磷和去除重金屬等多個角度考慮,較適宜的小麥秸稈添加量為0.35 kg/m3,添加方式為雙層添加；當進水為模擬硫酸型酸雨,添加量為0.5kg/m3時COD、NH4+-N和TP的去除率均達到85%以上,NO3--N和S042-去除率為75%,Cd、Zn和Pb的去除率達到95%以上,Cu的去除率為90.4%,從人工濕地脫氮除磷和去除重金屬的角度考慮,較適宜的小麥秸稈添加量為0.5 kg/m3,添加方式為雙層添加。(5)添加小麥秸稈對濕地微生物的影響研究。隨著小麥秸稈添加量的增加,濕地內(nèi)部各類細菌數(shù)量均增加；其中全細菌、氨化細菌和硝化細菌的數(shù)量空間分布為：上層下層中層,而反硝化細菌和硫酸鹽還原菌的分布規(guī)律是：下層上層中層。植物濕地中污染物的去除率與濕地中各類細菌數(shù)量呈正相關關系。 【關鍵詞】：農(nóng)作物秸稈 降雨徑流 人工濕地 氮磷 重金屬 微生物
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X52
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 人工濕地處理降雨徑流面源污染9-12
• 1.2.1 降雨徑流面源污染及特點9
• 1.2.2 人工濕地技術9-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 人工濕地外加碳源的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 人工濕地去除重金屬的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 課題任務和主要內(nèi)容15-17
• 1.4.1 課題來源15
• 1.4.2 研究任務15
• 1.4.3 研究內(nèi)容15-16
• 1.4.4 技術路線16-17
• 第二章 試驗材料及分析測試方法17-21
• 2.1 試驗裝置17-18
• 2.2 試驗儀器18
• 2.3 測定項目及方法18-21
• 2.3.1 水質(zhì)分析指標18-19
• 2.3.2 測定菌群密度的熒光原位雜交法19-20
• 2.3.3 重金屬檢測方法20-21
• 第三章 農(nóng)村天然降雨徑流水質(zhì)監(jiān)測與分析21-29
• 3.1 采樣點概況21
• 3.2 監(jiān)測方法21-22
• 3.2.1 采樣點的布設21
• 3.2.2 采樣方法21-22
• 3.3 監(jiān)測降雨特征22-23
• 3.4 天然降雨徑流污染物濃度變化規(guī)律23-26
• 3.5 地表降雨徑流污染物特征研究26-28
• 3.6 本章小結28-29
• 第四章 添加小麥秸稈的小型人工濕地模型試驗研究29-51
• 4.1 試驗方法29-31
• 4.1.1 人工濕地的構建29-30
• 4.1.2 植物碳源添加方式30-31
• 4.2 有機固體碳源選擇試驗研究31-34
• 4.2.1 試驗材料31
• 4.2.2 試驗方法31
• 4.2.3 農(nóng)作物秸稈碳氮元素的釋放31-34
• 4.3 添加小麥秸稈對小型人工濕地脫氮除磷的影響34-44
• 4.3.1 不同添加方式的試驗研究34-40
• 4.3.2 不同添加量的試驗研究40-44
• 4.4 添加小麥秸稈對小型人工濕地去除重金屬的影響44-46
• 4.5 添加小麥秸稈對小型人工濕地中微生物的影響46-50
• 4.5.1 取樣方法46-47
• 4.5.2 細菌的數(shù)量及其分布47
• 4.5.3 氨化細菌的數(shù)量及其分布47-48
• 4.5.4 硝化細菌的數(shù)量及其分布48-49
• 4.5.5 反硝化細菌的數(shù)量及其分布49-50
• 4.6 本章小結50-51
• 第五章 添加小麥秸稈的人工濕地凈化模擬硫酸型酸雨試驗研究51-65
• 5.1 試驗方法51
• 5.2 人工濕地凈化模擬硫酸型酸雨的試驗研究51-58
• 5.2.1 COD去除效果51-52
• 5.2.2 NO_3~--N去除效果52-54
• 5.2.3 NH_4~+-N去除效果54-55
• 5.2.4 TN去除效果55
• 5.2.5 TP去除效果55-56
• 5.2.6 SO_4~(2-)去除效果56-57
• 5.2.7 四種重金屬去除效果57-58
• 5.3 人工濕地中微生物數(shù)量及其分布58-64
• 5.3.1 細菌的數(shù)量及其分布60-61
• 5.3.2 氨化細菌的數(shù)量及其分布61
• 5.3.3 硝化細菌的數(shù)量及其分布61-62
• 5.3.4 反硝化細菌的數(shù)量及其分布62-63
• 5.3.5 硫酸鹽還原菌的數(shù)量及其分布63-64
• 5.4 本章小結64-65
• 第六章 結論與展望65-67
• 6.1 研究結論65-66
• 6.2 研究展望66-67
• 參考文獻67-73
• 致謝73-74
• 作者簡介74

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