【摘要】：人工濕地是水生態(tài)修復工程中最重要的方式之一,其中帶有數層基質的潛流人工濕地去污效果最好,且無臭氣及蚊蠅滋生之虞�；|是潛流濕地的關鍵所在,本文采用生物碳替代傳統(tǒng)基質材料砂礫,研究了水葫蘆生物碳、旱傘竹生物碳和廢木料生物碳三種基質潛流人工濕地去除氨氮的效果,并進行了室內模擬和野外試驗。研究結果可為構建新型高效生物碳人工濕地提供重要參數,對于黑臭水體治理、農業(yè)面源污染治理、農村零散生活污水治理、飲用水源地保護等水環(huán)境工程具有實際意義,為水安全提供重要技術保障。研究內容包括:通過物化表征對比分析生物質類型、熱解溫度對生物碳的碳化特征、表面官能團及微結構的影響;進行氨氮的等溫吸附和吸附動力學實驗,分析生物碳對氨氮的吸附機理;進行生物碳基質微生物培養(yǎng),探究不同生物碳對濕地基質影響;構建室內模擬人工濕地生物碳基質實驗柱裝置,研究生物碳混合基質對氨氮的去除效果;建立生物碳基質人工濕地示范工程。主要結果如下:(1)隨熱解溫度的升高,同種原材料生物碳產率降低、pH值和比表面積增大,而水葫蘆生物碳平均孔徑隨溫度上升而增大(從4.759 nm上升至5.798 nm),旱傘竹生物碳反之(從5.392nm下降至4.598nm);W950(W表示廢棄木料生物碳、S代表水葫蘆生物碳、H代表旱傘竹生物碳,后綴數字表述制備溫度,下同)雖制備溫度較高但受組分中木質素等含量高的影響,比表面積和平均孔徑均不大。(2)供試生物碳對氨氮的吸附等溫吸附線更符合Langmuir模型,對氨氮最大吸附容量(mg/g)分別為:2.962(W950)、2.929(S300)、3.538(S500)、3.436(H300)、2.811(H500),吸附動力學模式為準二級動力學模型,生物碳對氨氮的吸附動力主要受化學作用的控制,對氨氮最佳去除條件弱酸性(pH=6-7)。(3)生物碳的添加有利于基質中微生物的生長,為微生物的生長提供了載體和營養(yǎng)物質,該有益作用水葫蘆生物碳S旱傘竹生物碳H廢棄木料生物碳W;受生物碳材料性能、吸附能力和微生物作用共同影響,總體室內模擬實驗混合基質對氨氮的去除效果為H300H500AS500W950S300。(4)生物碳基質人工濕地初步運行結果顯示:生物碳的加入對人工濕地pH影響很小;在進水氨氮濃度較低的情況下,生物碳基質潛流人工濕地對氨氮去除效果不明顯(第一級去除率最高為12.0%),原因推測是進水氮氨化作用較為強烈影響,生成的氨氮數量較多;三級濕地出水最終氨氮去除率最高為51.0%,一級和三級濕地總氮去除率最高為92.3%、73.1%,總磷去除率最高為70.2%、80.7%(COD_(Cr)含量10mg/L時,去除率最高可達94.9%)。研究表明生物碳的加入提高了基質的吸附能力,促進了基質微生物的生長,提升了人工濕地的物理、化學及微生物各方面作用,從而能強化了人工濕地對污染物的去除效果,且其抗沖擊負荷的能力也得到了提升。
【圖文】：

a水葫蘆生物碳、旱傘竹生物碳碾碎后樣貌

b廢棄木料生物碳樣貌
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2679131