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《中国科学院研究生院(水生生物研究所)》 2007年
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不同基质对垂直流人工湿地处理效果及堵塞影响研究

张翔凌  
【摘要】: 垂直流人工湿地是—项适合我国国情、极具广阔应用前景的水处理技术,人工湿地的基本原理尽管已开始被人们所认识,但湿地净化主体之一——基质的研究仍处于起步阶段,不同基质对垂直流人工湿地的处理效果,及基质对湿地堵塞的影响仍需仔细研究。 本实验针对不同基质的净化效率及其堵塞问题进行研究,以自建垂直流人工湿地实验系统为实验基地,以湖水与生活污水的混合水作为处理对象,通过对初选出的沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、砾石、钢渣、生物陶粒等八种不同类型、不同质地、不同来源的基质,进行为期一年的净化实验,研究它们对于污水中各种类型污染物的去除效果,并同时进行水力学、生物学等方面的实验,比选出综合能力较好或单一去除效率突出的基质,为垂直流人工湿地设计、运行提供依据,以期通过选择合理的基质,达到理想的去除效果,并有效防止湿地的堵塞,延长人工湿地的使用寿命。主要研究结果如下: 一、八种基质对原污水的处理效果 1、在处理原污水中有机物方面,八种基质综合去除能力由强到弱排列依此为:无烟煤、生物陶粒、蛭石、沸石、钢渣、陶瓷滤料、砾石、页岩; 2、在处理原污水中各种形态的氮方面,八种基质综合去除能力由强到弱排列依此为:沸石、陶瓷滤料、无烟煤、钢渣、蛭石、生物陶粒、砾石、页岩; 3、在处理原污水中各种形态的磷方面,八种基质综合去除能力由强到弱排列依此为:钢渣、无烟煤、生物陶粒、砾石、蛭石、页岩、沸石、陶瓷滤料; 4、简单综合基质对原污水中的有机物、磷、氮的去除效果,八种基质综合去除能力由强到弱排列依此为:无烟煤、钢渣、沸石、生物陶粒、蛭石、陶瓷滤料、砾石、页岩; 5、在八种基质处理水的物化指标方面,无烟煤出水呈弱酸性,TDS浓度较高,离子浓度、电导率及盐度均偏高;钢渣出水呈强碱性,TDS浓度非常高,电导率、离子浓度及盐度均很高;其它基质出水正常; 6、在去除原污水中细菌总数方面,八种基质均有较好的去除效果,其中钢渣最好,出水几乎检不出细菌总数,而无烟煤相对较差; 7、在运行指标方面,在整个实验周期中,蛭石和砾石对各种污染物指标去除效果的波动性较大,而沸石、无烟煤、钢渣、生物陶粒对各种指标的去除效果比较稳定; 8、八种基质对有机物的去除机理主要集中于物理作用和生物作用;对氮的去除机理主要集中于生物作用和物理作用;对磷的去除机理主要集中于物理作用和化学作用;但不同基质略有不同,如钢渣和无烟煤的处理机理主要集中于化学作用和物理作用;而其它六种基质基本上是物理、化学与生物反应共同作用的结果; 9、根据一年多基质实验的系统运行和指标监测情况,并综合考虑湿地运行的各种影响因素,可以得出初步的结论:无烟煤、沸石、生物陶粒可作为高效的垂直流人工湿地基质;钢渣、蛭石、陶瓷滤料可作为垂直流人工湿地的辅助基质。 二、八种基质组成成分定性定量分析 1、在基质的组成成分方面,沸石、页岩、蛭石、砾石、陶瓷滤料的基质组成较为稳定,实验前后变化不大;无烟煤、钢渣、生物陶粒的组成成分有一定的变化; 2、几种综合处理效果较好的基质中,无烟煤基质的成分组成以C和S为主;钢渣基质的成分组成以Ca和Si为主;沸石基质的成分组成以Si和Al为主;而处理效果最差的页岩基质,其成分组成虽也以Si和Al为主,但Fe和Mg的含量也较其它基质要高; 3、在去除机理方面,结合基质组成成分的变化,可以发现,在去除机理是物理反应还是化学反应这个问题上:沸石、页岩、蛭石、砾石、陶瓷滤料、生物陶粒以物理作用为主,而钢渣和无烟煤以化学反应为主; 4、沸石、页岩、钢渣和生物陶粒具有一定吸附有毒金属元素的作用,该特性有待进一步研究,使这些基质具有更为广泛的处理能力。 三、八种基质对湿地堵塞的影响 1、系统水头损失和水力停留时间可以反映湿地内的堵塞情况,八种基质中,生物陶粒、钢渣、沸石和蛭石的堵塞情况不明显,而砾石的堵塞情况较为严重;不同基质堵塞机理各有不同; 2、基质自身结构特性会影响到堵塞,通过对不同基质孔隙率、渗透系数、含水率以及有机质的测定与综合分析,页岩和砾石对堵塞的影响较大;相对其较好的处理率而言,无烟煤的孔隙率和含水率较小,值得注意; 3、通过对系统进出水流量的监测与分析发现,页岩和砾石基质中由于堵塞的发生,其进出水平均流速、流量与累计流量受到较大影响;而蛭石基质有较好持水度与容水度,可利用此特性提高其处理效果。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(水生生物研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X703

【引证文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 余洁;姚玉峰;;不明原因角膜后基质层混浊临床特征及共焦显微镜所见[A];2008年浙江省眼科学术会议论文集[C];2008年
2 靳双喜;叶昭和;余海滨;郭建民;金江峰;;焦作市北山采石场矿山地质环境恢复治理工程实践[A];第十四届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术研讨会论文集[C];2007年
3 彭玉信;李淑文;刘世海;;客土喷混植草坡面绿化技术[A];工程绿化理论与技术进展——全国工程绿化技术交流研讨会论文集[C];2008年
4 严军;杨恬;黄文琪;肖桃元;邹卫东;可金星;;兔中央角膜碱烧伤后修复的扫描电镜观察[A];第十二届全国电子显微学会议论文集[C];2002年
5 贺竹宁;;羊膜移植进展及护理[A];全国五官科护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编[C];2002年
6 黄宁;李尚松;曹星;王勇;;生态防护技术在武汉市绕城公路淘金山段边坡治理中的应用[A];全国城市公路学会第十四届学术年会论文集[C];2005年
7 孙时英;石淼;王黎波;王莺歌;崔兰;王新南;;LASIK治疗近视的视力眼亚和角膜厚度的研究[A];西部地区眼科学学术会议论文汇编[C];2004年
8 严冬;;共焦显微镜评价长期配戴隐形眼镜对眼角膜组织的影响[A];中国康复医学会疗养康复专业委员会2008年学术会议论文汇编[C];2008年
9 姚玉峰;;角膜及眼表手术新进展[A];2005年浙江省眼科学术会议论文集[C];2005年
10 张健;邹留河;李航;李莹;郭丽;;白内障超声乳化手术前后角膜基质层活体形态学变化的研究[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 彭玉信;岩石边坡绿化——客土喷播植草技术[N];中国花卉报;2007年
2 ;澳Fytogreen让立体绿化更精彩[N];中国花卉报;2008年
3 张健;病毒性角膜炎为何易复发?[N];大众卫生报;2007年
4 赵亚萍;指纹是“挤”出来的[N];科技日报;2004年
5 本版编辑 北京林业大学教授 赵廷宁 三峡大学护坡绿化研究所所长 王铁桥 浙江省国土资源厅高级工程师 袁航 浙江大学生命科学学院副教授 徐礼根 北京林业大学边坡绿化研究所副所长 辜再元 北京金元易生态工程技术中心总经理 王夕刚;边坡绿化全接触[N];中国花卉报;2007年
6 通讯员 徐锦杭 记者 胡玲;“激光”治近视眼更安全[N];健康报;2002年
7 刘英;石油工人京城重见光明[N];大众科技报;2007年
8 北京园林科学研究所 韩丽莉;原来屋顶可以这样美[N];中国建设报;2006年
9 本报记者 黄连星;激光治近视到底安不安全?[N];科技日报;2004年
10 铁汉;客土喷播绿化工程技术(下)[N];中国花卉报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶建锋;垂直潜流人工湿地中污染物去除机理研究[D];同济大学;2007年
2 刘志刚;基于基质湿润和根系生长特性的温室生菜灌溉技术[D];江苏大学;2014年
3 董子献;飞秒激光角膜基质透镜切除(ReLEx)创伤愈合及机制研究[D];复旦大学;2012年
4 陈秀荔;兔三维子宫培养系统的优化及胚胎植入的研究[D];西北农林科技大学;2007年
5 袁伟;ICOS共刺激通路参与角膜移植免疫排斥反应的实验研究[D];南方医科大学;2008年
6 吴双庆;全植床深板层角膜移植术后角膜透明性变化及其与基质细胞重构的关系[D];浙江大学;2012年
7 宋宇轩;兔子宫三维组织片层的构建及其对小鼠胚胎体外发育影响的研究[D];西北农林科技大学;2007年
8 郑广瑛;外伤性角膜散光防治的基础和临床研究[D];郑州大学;2007年
9 高华;角膜植片慢性失功发生机理的实验研究[D];青岛大学;2007年
10 曾静;重组人血管抑素对碱烧伤角膜新生血管作用的实验研究[D];广西医科大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张霞;脐血干细胞体外程序扩增的实验研究[D];第二军医大学;2000年
2 赵武校;汉防己甲素抑制兔Epi-LASIK术后Haze形成的实验研究[D];重庆医科大学;2007年
3 罗天舒;上皮组织层结构的非线性光谱分辨成像技术研究[D];福建师范大学;2008年
4 连元君;TGF-β_2反义寡核苷酸对兔角膜损伤修复的影响[D];郑州大学;2007年
5 田振彩;仿生理状态组织工程角膜上皮、基质层的构建[D];暨南大学;2011年
6 王海燕;胶原基含糖半互穿网络聚合角膜替代物体内外生物相容性研究[D];天津医科大学;2012年
7 赵莺;沙利度胺治疗鸵鸟-兔异种板层角膜移植免疫排斥反应的实验研究[D];第二军医大学;2004年
8 胡蓉蓉;虹膜角膜内皮综合征的临床分析[D];浙江大学;2007年
9 沈亚芳;天麻蛋白对动物细胞生长的影响及分子机理[D];上海师范大学;2007年
10 杨艳;人参皂甙Rg3在大鼠角膜新生血管中的实验研究[D];华中科技大学;2007年
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