幾種污水處理濕地脫氮效果研究

【摘要】：植物在污水處理濕地脫氮過(guò)程中具有重要直接作用,同時(shí)也為濕地微生物脫氮提供了良好的條件。污水處理濕地各種脫氮過(guò)程的活性受植物種類(lèi)和季節(jié)性溫度的影響,但對(duì)植物在污水處理濕地氮去除中的貢獻(xiàn)還存在不同認(rèn)識(shí)。研究植物在不同季節(jié)對(duì)污水處理濕地脫氮的影響,對(duì)污水處理濕地構(gòu)建及脫氮效果提高有重要意義。本研究以菖蒲、香蒲、蘆葦3種挺水植物為材料構(gòu)建潛流型污水處理濕地系統(tǒng),以同形式無(wú)植物濕地為對(duì)照(CK),通過(guò)春-夏、夏-秋兩季間歇式均勻布水條件下的室外試驗(yàn),研究不同季節(jié)植物的生長(zhǎng)變化及植物、基質(zhì)和微生物對(duì)污水中氮的去除效應(yīng),以進(jìn)一步明確植物濕地的脫氮效果。取得以下結(jié)果:1、兩季試驗(yàn)中,植物生物量及氮素吸收量隨生長(zhǎng)時(shí)間而增大。植物氮素吸收量與生物量及氮素含量顯著正相關(guān)。春-夏季平均生物量積累大于夏-秋季,香蒲生物量及氮素積累量顯著高于菖蒲和蘆葦。蘆葦生物量和累積量對(duì)季節(jié)變化的響應(yīng)明顯大于菖蒲和香蒲。2、兩個(gè)試驗(yàn)季節(jié),污水處理濕地濕地溶解氧(DO)含量波動(dòng)變化,不同濕地系統(tǒng)出水DO濃度為春-夏季CK菖蒲濕地香蒲濕地蘆葦濕地,夏-秋季CK菖蒲濕地蘆葦濕地香蒲濕地;春-夏季濕地水體pH值先迅速上升后緩慢下降。夏-秋季,pH值先下降后上升。春-夏季,濕地系統(tǒng)出水DO和水體pH值均高于夏-秋季,說(shuō)明溫度越低,微生物活動(dòng)耗氧量越少。3、污水處理濕地夏-秋季總氮(TN)去除率(90%以上)高于春-夏季,不同植物濕地TN去除率大小為春-夏季:蘆葦濕地香蒲濕地菖蒲濕地CK,夏-秋季:香蒲濕地菖蒲濕地蘆葦濕地CK。兩個(gè)試驗(yàn)季節(jié),污水處理濕地氨氮及總氮去除率與濕地水體pH、DO、NH4+-N、NO3--N、TN濃度極顯著負(fù)相關(guān);NH4+-N去除率與TN去除率極顯著正相關(guān),表明本試驗(yàn)的濕地設(shè)計(jì)可以滿足不同溫度下硝化和反硝化細(xì)菌的脫氮條件。4、各濕地系統(tǒng)夏-秋季基質(zhì)TN含量略高于春-夏季,基質(zhì)氮素吸附量為CK〉菖蒲濕地〉香蒲濕地〉蘆葦濕地。春-夏季,濕地基質(zhì)NH4+-N和NO3--N含量隨時(shí)間呈先升高后降低的趨勢(shì),TN含量先波動(dòng)后趨穩(wěn),夏-秋季,基質(zhì)NH4+-N含量先升高后降低,NO3--N和TN含量無(wú)規(guī)律波動(dòng)。5、兩季試驗(yàn)中,濕地基質(zhì)氨化細(xì)菌數(shù)量顯著大于硝化和反硝化細(xì)菌,表明氨化細(xì)菌為污水處理濕地及植中的優(yōu)勢(shì)菌。但氨化細(xì)菌數(shù)量與TN去除率負(fù)相關(guān),而亞硝化和反硝化細(xì)菌與NH4+-N及TN去除率正相關(guān),表明硝化和反硝化過(guò)程對(duì)以氨態(tài)氮形態(tài)存在的氮的去除起重要作用。6、春-夏季,菖蒲、香蒲、蘆葦及CK濕地系統(tǒng)總氮去除總量分別為3.44 g、3.67g、3.76g和3.19g,其中基質(zhì)吸附分別占36.74%%、26.11%、24.15%和42.57%,植物直接吸收分別占15.26%、41.30%、33.98%和0.00%,微生物分解的貢獻(xiàn)分別為48.00%、32.65%、41.87%、57.43%。夏-秋生長(zhǎng)季,菖蒲、香蒲、蘆葦及CK系統(tǒng)總氮去除總量分別為3.79 g、3.84g、3.70g和3.50g,其中基質(zhì)吸附分別占28.50%、20.03%、20.76%和55.42%,植物直接吸收占6.96%、23.17%、8.15%和0.00%,微生物分解的貢獻(xiàn)分別為65.54%、56.81%、71.09%和44.58%。整體來(lái)看,植物濕地的脫氮效率明顯高于對(duì)照濕地,各脫氮途徑對(duì)污水處理濕地氮去除的貢獻(xiàn)率以微生物分解為最大,基質(zhì)吸附其次,植物吸收的貢獻(xiàn)最小,但春-夏試驗(yàn)季香蒲濕地以植物吸收為主要脫氮途徑,對(duì)照系統(tǒng)夏秋試驗(yàn)季基質(zhì)吸附脫氮超過(guò)微生物分解脫氮。 【關(guān)鍵詞】：污水處理濕地 挺水植物 微生物 脫氮效果
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• Summary5-9
• 第一章 前言9-17
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展（綜述）10-15
• 1.2.1 污水處理濕地的發(fā)展與應(yīng)用10-11
• 1.2.2 植物濕地研究11-13
• 1.2.3 污水處理濕地脫氮效果及影響因素研究13-15
• 1.3 研究目的及關(guān)鍵問(wèn)題15-16
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容16
• 1.5 技術(shù)路線16-17
• 第二章 材料與方法17-20
• 2.1 試驗(yàn)區(qū)概況17
• 2.2 試驗(yàn)材料17-18
• 2.2.1 挺水植物17
• 2.2.2 濕地基質(zhì)17
• 2.2.3 進(jìn)水水質(zhì)17-18
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與控制18
• 2.4 測(cè)定指標(biāo)及方法18-19
• 2.4.1 水質(zhì)指標(biāo)18-19
• 2.4.2 植物及基質(zhì)指標(biāo)19
• 2.5 數(shù)據(jù)分析19-20
• 第三章 結(jié)果與分析20-45
• 3.1 植物生長(zhǎng)及吸氮量20-27
• 3.1.1 植物生長(zhǎng)狀況20-22
• 3.1.2 植物生物量22-24
• 3.1.3 植物氮素吸收量24-25
• 3.1.4 植物吸氮量及其與生物量和氮含量的相關(guān)性25-27
• 3.2 濕地基質(zhì)土壤含氮量27-31
• 3.2.1 基質(zhì)土壤銨態(tài)氮含量27-28
• 3.2.2 基質(zhì)土壤硝態(tài)氮含量28-29
• 3.2.3 基質(zhì)土壤總氮含量29-30
• 3.2.4 基質(zhì)土壤氮素吸附量30-31
• 3.3 濕地微生物脫氮量31-36
• 3.3.1 脫氮微生物數(shù)量31-34
• 3.3.2 微生物氮素分解量34-35
• 3.3.3 微生物數(shù)量與濕地污水中各指標(biāo)間的關(guān)系35-36
• 3.4 不同濕地脫氮效果36-39
• 3.4.1 氨氮（NH_4~+-N）去除率36-37
• 3.4.2 硝態(tài)氮（NO_3~--N）去除率37-38
• 3.4.3 總氮（TN）去除率38-39
• 3.5 不同脫氮途徑的貢獻(xiàn)率39-45
• 3.5.1 污水處理濕地系統(tǒng)總氮平衡39-40
• 3.5.2 濕地系統(tǒng)氮去除各途徑貢獻(xiàn)率40-41
• 3.5.3 水體DO和pH值對(duì)濕地脫氮效果的影響41-45
• 第四章 討論與結(jié)論45-51
• 4.1 討論45-48
• 4.1.1 污水處理濕地不同季節(jié)的脫氮效果45-46
• 4.1.2 濕地植物生長(zhǎng)及對(duì)氮去除的貢獻(xiàn)46-47
• 4.1.3 濕地基質(zhì)對(duì)氮素去除的貢獻(xiàn)47-48
• 4.1.4 脫氮微生物對(duì)濕地氮素去除的貢獻(xiàn)48
• 4.2 結(jié)論48-51
• 參考文獻(xiàn)51-56
• 致謝56-57
• 作者簡(jiǎn)介57-58
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介58

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