收藏本站
《内蒙古农业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水平潜流人工湿地氮循环微生物效应及生态模型研究

修海峰  
【摘要】:本文以水平潜流芦苇砾石床人工湿地系统为研究对象,以防治水污染为目的,开展了以下研究内容:水平潜流湿地氮去除速率及主控因素分析;水平潜流湿地氮形态分布及转化规律的研究;水平潜流湿地氮转化微生物沿程分布和种群分析;水平潜流人工湿地总细菌及氨氧化细菌多样性研究;特征脱氮菌种筛选、鉴定及生理生化特性分析;水平潜流湿地氮循环生态动力学模型研究。得出主要研究结论如下: (1)在平均水力停留时间3.85h的条件下,通过对水平潜流人工湿地氮素去除效率分析,水平潜流人工湿地系统表现出一定的除污能力,进水COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、Org-N和TN浓度为分别7.8~12.7mg·L~(-1)、0.05~15.0mg·L~(-1)、1.3~5.2mg·L~(-1)、0.66~5.18mg·L~(-1)、2.2~20.0mg·L~(-1),芦苇砾石床系统的年平均去除率为25.8%、10.0%、42%、31.2%和18.9%。季节变化对污染组分的去除效率影响非常显著,在寒季系统对COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、Org-N和TN的去除效率有所下降,各组分的平均去除率约为11.2%、6.5%、31.0%、20.5%和15%左右。 (2)季节变化对温度和污染负荷率两个因子的影响显著。进水温度在0.9~24.8℃之间变化时,各形态氮素的体积去除速率常数K_v与温度呈正相关,NH_4~+-N、NO_3~--N、Org-N和TN的K_v值分别为0.01~0.2d~(-1)、0.03~0.3d~(-1)、0.07~0.3d~(-1)和0.02~0.15d~(-1);温度在20℃时的体积去除速率常数K_(v20)分别为0.0769、0.1673、0.1508和0.0732 d~(-1),说明该湿地系统对NO_3~--N、Org-N的消减速率较NH_4~+-N大。NH_4~+-N和Org-N的去除速率与负荷率呈对数正相关,当NH_4~+-N的负荷率为15gN·m~(-2)·d~(-1)时,其最大去除速率为1.02gN·m~(-2)·d~(-1);当Org-N的负荷率为3.2gN·m~(-2)·d~(-1)时,其最大去除速率可达到0.36gN·m~(-2)·d~(-1)。 (3)通过对16项进出水理化指标的主因素分析,确立了5个主因素,主因素1与进出水温度呈负相关,关系相对最为密切;主因素2和3分别与湿地进水NO_3~--N和NH_4~+-N负荷呈正相关;主因素4和5分别与进水DO和ORP关系最为密切,且均呈负相关。在16项进出水指标的分析中主因素的排列顺序是:温度NO_3~--N负荷NH_4~+-N负荷DOORP,与5项出水指标主因素分析排列顺序略有不同,其主要原因是人工湿地作为一个独立的生态系统,影响因素比较复杂、具有不确定性,但温度作为主要的影响因素地位明显高于其它因素。 (4)比较了根际与非根际的硝化/反硝化强度及呼吸作用强度,研究发现根际效应显著强于非根际。通过对氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌及反硝化细菌等四种脱氮种群的研究发现,氨化细菌的数量级在10~8~10~(10)cfu之间,其沿湿地空间位置(长度)数量分布无规律性变化;亚硝化细菌的数量级在10~3~10~7MPN之间,从湿地进水端至尾端亚硝化细菌的数量逐渐减少,尤其在暖季变化显著;硝化细菌的数量级在10~5~10~7MPN之间,其分布无显著变化,暖季时硝化细菌的数量是前端、中部高于尾端;反硝化细菌的数量级在10~4~10~7MPN之间,湿地系统尾端数量略高于前端。 (5)运用PCR-DGGE技术,比较真实的反应了水平潜流人工湿地系统中微生物种群结构及分布特征。水平潜流人工湿地中微生物种群多样性随着水流方向呈现先逐渐减少的趋势。通过湿地系统沿程COD与Shannon指数相关性分析,发现芦苇砾石系统沿程COD变化与Shannon指数相关性较好,不同季节湿地系统中微生物多样性的空间分布特征对处理有机物效能存在差异。对氨氧化菌群落结构多样性的研究表明:不同季节水平潜流人工湿地中氨氧化菌的时空变化显著,并分析得出了湿地系统的优势氨氧化菌种,可为系统氨氮去除途径的分析提供微生物学标识。 (6)筛选出9株反硝化细菌均具有一定的脱氮能力,脱氮反应主要发生在菌体生长的对数生长期,脱氮速率随着生物量的增加逐渐加快。脱氮能力对比结果显示菌株DF2和DF3脱氮效率最高,均能在72h内将90%的TN去除,最终脱氮率维持在95%左右。特别重点考察了菌株DF2的脱氮特性,利用16SrDNA技术对菌株DF2进行了鉴定,通过与参比菌株的比较,确定了该菌株的系统发育地位,结果表明该菌株位于德克斯氏菌属,至今未发现类似的报道。 (7)水平潜流人工湿地系统硝化与反硝化作用是氮元素转化的主要途径之一,其速率分别达到了0.791gN·m~(-2)·d~(-1)和0.823gN·m~(-2)·d~(-1);其次植物对氮的吸收0.747 gN·m~(-2)·d~(-1);沉淀和再生速率也分别达到了0.514gN·m~(-2)·d~(-1)和0.446gN·m~(-2)·d~(-1);其它贡献的途径如植物腐败0.282gN·m~(-2)·d~(-1)和矿化0.0126gN·m~(-2)·d~(-1)。在整个系统氮转化和去除的主要途径递减顺序为反硝化、植物吸收、沉淀。其中,反硝化作用占总氮去除的60.7%、植物吸收占34.3%、沉淀作用占5.0%,模型在预测结果方面具有一定的准确性和合理性。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 尹军,崔玉波,韩相奎,宋铁红,赵可,范丽娜;潜流人工湿地对污染物的降解特性[J];中国给水排水;2004年06期
2 崔玉波,尹军,韩相奎,宋铁红,林英姿;间歇式潜流人工湿地中COD、NH_4-N动态变化特征[J];环境工程;2003年03期
3 石雷,王宝贞,曹向东,王进,刘正应,吕炳南;深圳沙田潜流式人工湿地的运行效能研究[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2004年06期
4 王万宾;段亮;田自强;;潜流人工湿地修复河道水质研究(英文)[J];Agricultural Science & Technology;2009年02期
5 付玉玲;冯景伟;邹婷;孙亚兵;;水平潜流人工湿地处理农村生活污水的时空变化规律[J];环境化学;2011年03期
6 陈秀荣,周琪;人工湿地脱氮除磷特性研究[J];环境污染与防治;2005年07期
7 刘学祥;;上海世博会成都活水公园人工湿地处理系统[J];上海建设科技;2010年06期
8 付国楷;周琪;杨殿海;谭洪新;徐晓宇;;潜流人工湿地深度净化二级处理出水研究[J];中国给水排水;2007年13期
9 唐娜;张强;黄玉明;;潜流人工湿地中有机物的去除[J];西南师范大学学报(自然科学版);2009年03期
10 ;高效复合流废水生态处理新工艺[J];中国水利;2006年17期
11 杨旭;于水利;张洪洋;修春海;严晓菊;;潜流人工湿地低温下黄河原水预处理效果研究[J];生态环境;2008年01期
12 杨圣广;马振明;;人工湿地在高尔夫球场污水处理中的应用[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2010年12期
13 王霞;;潜流人工湿地除氮机理的研究进展[J];电力环境保护;2007年02期
14 刘正应;;潜流人工湿地在城镇污水处理中的应用[J];中国环保产业;2008年11期
15 王辉;;潜流人工湿地在景观水系水质维持中的应用[J];中国环保产业;2009年01期
16 彭勃;李绍秀;;潜流人工湿地的设计探讨[J];工程建设与设计;2009年03期
17 马涛;;潜流人工湿地污水处理技术进展[J];科技致富向导;2010年26期
18 王丽影;肖许沐;曾令奎;胡和平;;潜流人工湿地水力设计浅议[J];人民珠江;2010年S1期
19 王丽影;肖许沐;曾令奎;胡和平;;潜流人工湿地水力设计浅议[J];珠江现代建设;2010年01期
20 孙亚兵;冯景伟;田园春;李署;帖靖玺;张继彪;袁守军;;自动增氧型潜流人工湿地处理农村生活污水的研究[J];环境科学学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙勇;李文哲;杨旭;;潜流人工湿地对牛场废水处理效果的研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
2 魏翔;缪幸福;;水平潜流人工湿地中植物种类和停留时间对处理猪场废水能力的影响[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
3 李丽;王全金;李忠卫;;潜流人工湿地对生活污水除磷效果试验研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)[C];2009年
4 杨新萍;周立祥;戴媛媛;;潜流人工湿地脱氮效率影响因素及沿程去除特性研究[A];第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2007年
5 刘敏超;彭友贵;;盐度对红海榄湿地系统净化效应的影响[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
6 袁林江;杨凯;;分散型生活污水的低耗高效脱氮除磷[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
7 范举红;刘锐;李昌湖;李荧;陈吕军;;同步脱氮除磷工程系统中DO浓度控制探讨[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
8 韦明杰;马洪涛;;城市湿地系统规划研究——以北京为例[A];规划50年——2006中国城市规划年会论文集(下册)[C];2006年
9 高贵和;孟凡刚;周忠波;王源;黄国城;;沙星类抗生素对MBR脱氮除磷性能及其功能菌群的影响[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
10 陶明清;张耘;成小峰;;生物强化滨岸湿地系统处理入江溢流污染中试研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 韶关日报首席记者 李迅 通讯员 周嵘;满目芳菲淋头村[N];韶关日报;2011年
2 记者 钱秀丽;滨州贝壳堤岛与湿地系统管理项目调研工作展开[N];中国海洋报;2008年
3 郑劲松 徐兴;抚仙湖“洗肾”效果好[N];中国环境报;2004年
4 记者 尚文博;青田稻鱼共生系统进入全球保护试点[N];中国绿色时报;2009年
5 本报记者 陈湘静;脱氮除磷哪些不能忽视?[N];中国环境报;2010年
6 北京市水利科学研究所 黄炳彬;黑土洼湿地系统示范工程[N];中国水利报;2007年
7 高靓;破解湿地开发良性循环之道[N];大庆日报;2008年
8 本报通讯员 徐静 魏川雄 李强 邓路君 本报记者 刘晓;走近“袖珍”污水处理站[N];南京日报;2009年
9 景明;新区百余小村庄建起“净水站”[N];无锡日报;2009年
10 张晔 谈引根;湖泊面源污染治理有了新模式[N];科技日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 修海峰;水平潜流人工湿地氮循环微生物效应及生态模型研究[D];内蒙古农业大学;2011年
2 何成达;DASB、W-SFCW特性及联合工艺处理生活污水的研究[D];河海大学;2004年
3 梁建军;复合潜流人工湿地与生物接触氧化组合工艺处理生活污水的试验研究[D];重庆大学;2010年
4 范立维;潜流人工湿地水力学特性及其处理废水中有机污染物的研究[D];北京化工大学;2008年
5 季兵;生态塘—湿地耦合系统处理上海崇明地表水研究[D];东华大学;2010年
6 郑在洲;城市尾水输移河流—新沂河生态修复技术研究[D];河海大学;2007年
7 凌云;生物强化净化作用在梦清园芦苇湿地中的应用研究[D];华东师范大学;2007年
8 夏岚;卡鲁塞尔氧化沟同步脱氮除磷研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
9 吴昌永;A~2/O工艺脱氮除磷及其优化控制的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 吴昌永;A~2/O工艺脱氮除磷及其优化控制的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 付玉玲;水平潜流人工湿地根际微生物多样性研究[D];南京大学;2011年
2 顾勍;潜流人工湿地在硬底水景的应用研究[D];上海交通大学;2012年
3 胡红艳;多级串联潜流人工湿地系统处理制革废水的研究[D];南昌大学;2011年
4 李沁;水平潜流人工湿地的水力效率研究[D];东华大学;2012年
5 施恩;组合潜流人工湿地处理污染河水的研究[D];中国海洋大学;2012年
6 王妍艳;改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水试验研究[D];郑州大学;2011年
7 胡奇;生物接触氧化—温室结构潜流人工湿地处理农村生活污水[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 宋彦青;水平潜流人工湿地填料的选择与处理富营养化湖水研究[D];天津大学;2010年
9 周世超;潜流人工湿地处理农村生活污水的试验研究[D];华东交通大学;2011年
10 蒋克彬;应用潜流人工湿地工艺处理农村生活污水的研究[D];南京理工大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978