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水生植物滤床净化太湖入湖河水的研究

作　者: 秦雁芳
导　师: 吕锡武
学　校: 东南大学
专　业: 环境工程
关键词: 富营养化水生植物滤床水生蔬菜生物控制技术底栖动物水质改善
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

水生植物滤床是借鉴日本的一项技术,是一种新型无基质型人工湿地系统,主要靠水培植物的根系吸收、吸附过滤及共生生物的降解作用对水质进行净化,主要用于净化富营养化自然水体。本文对水生植物滤床系统在净化太湖入湖河水方面进行深入研究,取得了以下主要结果:1.对冬季水芹床、黑麦草床的污染处理效果进行了考察,它们对TN、TP及高锰酸盐指数的去除率分别为21.4%、35.87%和11.48%,29.92%、46.97%和17.38%。2.考察了夏季空心菜床对污染的净化效果。最佳水力负荷为5.0m3/(m2.d),此运行条件下空心菜床对TP、TN、NH4+-N的平均去除率为44%、20%和57%,去除负荷分别为0.92g/(m2?d)、2.20 g/(m2?d)和1.83 g/(m2?d)。空心菜床对TN、NH4+-N、TP及CODMn的去除率在各月份之间有明显的变化规律,八月份去除率最高,达34%、75%、48%和20%。3.全年对茭白、睡莲床进行水质监测,发现营养物质浓度对其的净化效果有很大影响,是造成冬季去除率高于夏季的主要原因。茭白、睡莲床对污染的净化效果高于冬夏两季接茬时空心菜、水芹菜床,可考虑空心菜、水芹菜床与茭白、睡莲床串连,保证系统长期稳定运行。4.通过对空心菜床的根系污泥硝化潜力、底泥的硝化反硝化潜力进行动力学分析,发现系统硝化反应主要发生在根系污泥上,且滤床中游硝化潜力大、上游反硝化潜力大,这样的分布对除氮不利。空心菜对N、P盐吸收速率比大约是5:1,底泥氨氮、TOC释放主要集中在廊道上游,底泥中P不易被释放出来。5.以空心菜为研究对象,建立氮、磷收支平衡模型,得出植物吸收、微生物反硝化脱氮以及截留沉积三种作用对氮的去除贡献在同一水平,截留沉积及植物吸收是系统磷去除的主要方式,其中截留沉积几乎占系统磷去除的一半。底泥、植物残留物含有大量氮磷,若不能充分利用很容易造成二次污染,可考虑混合堆肥技术,使资源合理利用。6.夏季对空心菜床系统中生物链进行扩展,放养大型底栖动物螺蛳、泥鳅,系统污染净化效果有所提高,其中螺蛳床效果最好,对TN、TP、TOC、浊度以及叶绿素a的去除率分别为47%、56%、34%、57%及57%。底栖动物未放养床、螺蛳床、泥鳅床底泥的硝化、反硝化潜力与底泥中溶氧大小密切相关,螺蛳硝化潜力最小,反硝化潜力最大;泥鳅硝化潜力最大、反硝化潜力最小。7.对水生植物滤床系统进行经济效益分析,发现在整个系统中,若仅计水生植物收益,每年每公顷可产生26100元的直接经济净效益,四年即可收回基建投资。若再计入底泥及植物残留物堆肥技术制成的成品有机肥及螺蛳、泥鳅等水产品的收入,则水生植物滤床的净效益还有望增加。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题的提出与意义  9-10
    1.1.1 太湖流域的水质现状及危害  9
    1.1.2 课题的提出、目的与意义  9-10
  1.2 水生植物滤床简介  10-12
    1.2.1 生态控制技术在富营养化水体中的应用  10-11
    1.2.2 水生植物滤床的特点  11-12
  1.3 研究内容与方法  12-14
    1.3.1 主要研究内容  12
    1.3.2 实验设计及各项指标检测方法  12-14
第二章水生植物滤床冬夏两季对太湖入湖河水的净化效果  14-26
  2.1 前言  14
  2.2 材料与方法  14-15
    2.2.1 试验植物及种植方法  14-15
    2.2.2 试验运行条件  15
  2.3 试验结果与分析  15-25
    2.3.1 水生植物滤床冬季运行效果  15-22
    2.3.2 水生植物滤床夏季运行效果及水力负荷对其的影响  22-25
  2.4 小结  25-26
第三章水生植物滤床N、P 去除机理研究  26-40
  3.1 试验设计与方法  26-28
    3.1.1 样品采集  26
    3.1.2 底泥释放速率的测定  26-27
    3.1.3 底泥硝化潜力的测定  27
    3.1.4 底泥反硝化潜力的测定  27
    3.1.5 根系污泥硝化潜力的测定  27
    3.1.6 空心菜氮磷吸收速率测定  27
    3.1.7 空心菜根系吸附试验  27-28
    3.1.8 氮磷平衡模型建立  28
  3.2 动力学试验与细菌检测结果分析  28-35
    3.2.1 底泥释放速率  28-29
    3.2.2 硝化、反硝化潜力  29-34
    3.2.3 空心菜氮磷吸收速率  34
    3.2.4 空心菜根系吸附  34-35
  3.3 N、P 平衡模型建立  35-38
    3.3.1 建立模型  36-37
    3.3.2 底泥及植物残留物的后续处理  37-38
  3.4 小结  38-40
第四章生物控制技术在水生植物滤床中的应用——食物链加链设计  40-47
  4.1 试验设计  41
  4.2 结果与分析  41-45
    4.2.1 水质净化效果  41-42
    4.2.2 底栖动物对底泥的影响  42-45
  4.3 小结  45-47
第五章经济效益分析  47-49
  5.1 基建投资  47
  5.2 日常运行费用  47
  5.3 产出效益  47
  5.4 净效益  47-49
第六章结论与建议  49-51
  6.1 结论  49
  6.2 论文创新之处  49-50
  6.3 建议  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-54

水生植物滤床净化太湖入湖河水的研究

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