【摘要】：生態(tài)浮島作為人工濕地的一種特殊形式,擁有為魚類鳥類提供棲息地、抑制藻類生長(zhǎng)、消波等眾多優(yōu)點(diǎn),但傳統(tǒng)的生態(tài)浮島只能依靠植物吸收轉(zhuǎn)移水中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),處理效率低。本研究針對(duì)地表劣V類水體,從系統(tǒng)的植物種類,植物量,基體材料,浮體材料等選擇優(yōu)化入手,通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和耦合微生物電化學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建了能量自持生態(tài)浮島,考察了該系統(tǒng)對(duì)污染物的凈化效能,并與市場(chǎng)上常規(guī)的發(fā)泡型浮島進(jìn)行了對(duì)比分析,探討了不同水力停留時(shí)間、間歇流與連續(xù)流運(yùn)行模式、不同無(wú)機(jī)氮濃度配比下對(duì)TOC、TN、TP、NH_4~+-N和NO_3~--N的去除效果的影響。根據(jù)植物的產(chǎn)氧能力、耐凍性能和碳氮的去除能力等優(yōu)化鳶尾、香蒲、澤瀉、慈姑、水蔥和臭菖蒲,篩選出了臭菖蒲進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。設(shè)置植株量分別為0株、4株、6株、8株、12株,當(dāng)臭菖蒲植株量為8株時(shí),對(duì)于TN和氨氮的處理效果最好,處理效率分別為64.73%和65.84%。根據(jù)基體材料的硬度、結(jié)構(gòu)以及對(duì)微生物的脅迫性,選擇聚酰胺纖維作為上層基體材料、藤棉作為下層基體材料,在常見的幾種浮體材料選擇了性質(zhì)比較穩(wěn)定且價(jià)廉易得的PVC管和PVC發(fā)泡板,組合形成了有框架生態(tài)浮島和無(wú)框架生態(tài)浮島,試運(yùn)行15天后發(fā)現(xiàn)其對(duì)氮磷有較好的處理潛力。設(shè)置碳纖維布為陽(yáng)極、碳刷為陰極,構(gòu)建了電化學(xué)強(qiáng)化有框架生態(tài)浮島和電化學(xué)強(qiáng)化無(wú)框架生態(tài)浮島。為保證功能微生物接種成功并發(fā)揮作用,設(shè)置HRT為3天,間歇流運(yùn)行30天以啟動(dòng)兩個(gè)生態(tài)浮島和兩個(gè)耦合系統(tǒng)。運(yùn)行結(jié)束后,有框架和無(wú)框架生態(tài)浮島對(duì)于氮磷物質(zhì)的處理效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)浮島,引入電化學(xué)系統(tǒng)的生態(tài)浮島處理效果最好。明確了間歇流與連續(xù)流,不同負(fù)荷,以及有框架和無(wú)框架結(jié)構(gòu)對(duì)于污染物去除效能的影響。在間歇流和高碳氮比條件下,電化學(xué)強(qiáng)化有框架生態(tài)浮島的出水TOC、TN和NH_4~+-N都達(dá)到了地表水三類標(biāo)準(zhǔn),TP達(dá)到地表四類;在連續(xù)流高硝氮條件下,碳氮磷出水濃度均達(dá)到地表水三類。運(yùn)行期間,電化學(xué)強(qiáng)化有框架生態(tài)浮島的電壓最高值為427 mV,而電化學(xué)強(qiáng)化無(wú)框架的為258 mV。運(yùn)行結(jié)束后對(duì)各個(gè)濕地系統(tǒng)的植物進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)浮島、無(wú)框架生態(tài)浮島、有框架生態(tài)浮島、電化學(xué)強(qiáng)化無(wú)框架生態(tài)浮島和電化學(xué)強(qiáng)化有框架生態(tài)浮島的植物鮮重相較于運(yùn)行前都減少了15%以上,而過(guò)氧化氫酶則增加了10%以上,耦合電化學(xué)系統(tǒng)后濕地植物抗逆性增加;除了無(wú)框架生態(tài)浮島系列,其余濕地系統(tǒng)的葉片含有的葉綠素含量均增長(zhǎng)了5%以上,有框架組的濕地植物光合作用較強(qiáng)。電化學(xué)強(qiáng)化無(wú)框架系統(tǒng)的陰極、陽(yáng)極物種總數(shù)、群落豐度和群落多樣性都高于電化學(xué)強(qiáng)化有框架生態(tài)浮島系統(tǒng)。電化學(xué)強(qiáng)化有框架生態(tài)浮島系統(tǒng)的植物根系、聚酰胺纖維、藤棉、沙子、陰極和陽(yáng)極所負(fù)載的微生物量基本都高于其他系統(tǒng),其植物根系、藤棉和沙子上的微生物的群落豐度以及多樣性,聚酰胺纖維的群落豐度都優(yōu)于其他系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X52
【圖文】：

源基于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中的項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱處理的納米材料與技術(shù)，項(xiàng)目編號(hào)為 2017Y背景我國(guó)是一個(gè)人均水資源極其匱乏的國(guó)家，只中國(guó)水資源公報(bào)[2]統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的淡水資源總量低了 11.4%，雖然總量居世界第六位，卻供右的土地，遼闊的土地和龐大的人口基數(shù)使個(gè)國(guó)家之一，且由于獨(dú)特的季風(fēng)氣候與地理巨大，南方的水資源量占全國(guó)的 80%以上、

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文污染項(xiàng)目為 COD、氨氮、總磷。綜上，全國(guó)范圍內(nèi)的水資源還有相當(dāng)一位于地表五類之下，且主要污染項(xiàng)目基本為化學(xué)需氧量、總磷、氨氮、需氧量。而最新的 2019 年 3 月全國(guó)地表水水質(zhì)月報(bào)也同樣表明了具體水質(zhì)情況，詳見圖 1-1 和圖 1-2。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文從而保證飲用水水質(zhì)安全不失為一個(gè)好方法，因此建立一個(gè)因地制期有效修復(fù)的飲用水水源改善機(jī)制勢(shì)在必行。為了保障飲用水安全控制和過(guò)程控制兩種方法。源頭控制是指在水源保護(hù)用地 500 m 范建設(shè)用地發(fā)展，飲用水源地周邊 1500 m 范圍以內(nèi)限制制革、電鍍、重的企業(yè)，鼓勵(lì)進(jìn)行清潔生產(chǎn)[15]，對(duì)農(nóng)村生活污水、畜禽養(yǎng)殖和水的垃圾以及能源等實(shí)施工程防治措施，如圖 1-3 建立農(nóng)業(yè)清潔園區(qū)污染排放[16]。過(guò)程控制則是指在水源入流口處，因地制宜地建設(shè)人其不僅可以通過(guò)緩沖徑流區(qū)匯集的來(lái)水，沉降吸附氮、磷等污染物的利用水生植物充分消化氮磷等物質(zhì)，達(dá)到凈化水體的作用；對(duì)于已失嚴(yán)重現(xiàn)象的區(qū)域，可采取建設(shè)清潔型小流域進(jìn)行治理，利用水土生態(tài)修復(fù)[16]，見于圖 1-4。針對(duì)我國(guó)水資源現(xiàn)狀以及課題任務(wù)書的將處理對(duì)象定為劣五類水質(zhì)的北方農(nóng)村地表水。

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