浮萍对低浓度氮磷的吸收、生长特征及对微污染河水的修复效果研究

摘要

由于微污染水具有水量大、污染物浓度低等特点，常规的水处理技术难以有效和经济的对其进行治理和修复。随着浮萍水体修复技术研究的深入和实际运用的开展，其被认为是氮磷污水净化处理及资源化回收利用的最佳革新技术。由于浮萍本身适合生长于微污染环境以及该技术具有低能耗、高效率、适用性广等特点，所以从理论和技术上来看，浮萍水体修复技术可以用于微污染水体修复。为了探究浮萍水体修复技术运用于微污染河水修复的可行性以及为后续的中试研究提供一定试验依据和理论支持，试验研究了浮萍对不同浓度和不同类型氮磷的吸收特征以及在不同营养盐浓度和生长空间条件下的生长特征，了解了浮萍在低浓度营养盐条件下的污染处理能力和生长情况，并在实验室条件下研究了浮萍对微污染河水修复的效果，得到以下结论：
　　(1)米氏方程可以较好的描述浮萍吸收速率和硝态氮浓度之间的关系，通过回归得到浮萍对硝态氮的最大吸收速率为0.1167mg·g-1FW·h-1(FW:鲜重)。由于高浓度氨氮对浮萍有毒害作用，所以浮萍对氨氮的吸收速率随氨氮浓度的增加呈现先增后减趋势，通过二次多项式回归得到浮萍对氨氮的最大吸收速率为0.0410mg·g-1FW·h-1，对应的氨氮浓度为6.3mg·L-1。由于高浓度磷酸盐会导致浮萍体内磷含量降低，从而引起浮萍对磷酸盐吸收速率的下降，所以浮萍对磷酸盐的吸收速率也呈现先增后减趋势，通过二次多项式回归求得浮萍对磷酸盐的最大吸收速率为0.0193mg·g-1FW·h-1，对应的磷酸盐浓度为0.6mg·L-1。
　　(2)在营养盐封闭的条件下，浮萍按经典生长模式进行生长，营养盐总量与浮萍鲜重的最大产量之间存在较好线性关系。在空间一定时，浮萍生长较好的服从Logistic生长模式；营养盐浓度对浮萍最佳生长密度的影响不显著，TN浓度1、2、5mg·L-1对应的浮萍最佳生长密度分别为775、834、895g·m-2；生长空间对浮萍最佳生长密度的影响也不显著，在表面积0.0095、0.0133、0.0227m2的培养条件下得到的浮萍最佳生长密度分别为950、1029、994g·m2。
　　(3)受河水中有机物的影响，浮萍在鹿山河水中的相对生长速率RGR为0.20d-1，低于在培养液生长的观测值(0.27~0.29d-1)。浮萍对河水中低浓度硝态氮的去除效果并不明显，硝态氮的平均去除率、平均去除量和平均去除速率仅为25.71％、0.04mg·d-1和0.0015mg·g-1FW·h-1。浮萍对河水中氨氮和磷酸盐的去除效果较好，氨氮的平均去除率、平均去除量和平均去除速率分别为56.87%、1.22mg·d-1和0.0466mg·g-1FW·h-1，磷酸盐的平均去除率、平均去除量和平均去除速率分别为66.95%、0.25mg·d-1和0.0088mg·g-1FW·h-1。
　　本研究得到国家科技支撑计划——“小城镇受污染水源水修复关键技术研究”(2006BAJ08B01-03)、国家水体污染控制与治理重大专项课题（2009ZX07104-005）以及重庆市重大科技专项——“三峡水体污染控制与治理”的资助。

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1 绪 论

1.1 水体微污染现状及修复技术

1.2 浮萍水体修复技术概述

1.3 浮萍水体修复技术研究进展

1.4 课题研究背景

2 浮萍对氮磷的吸收特征

2.1 试验方法

2.2 浮萍对硝态氮的吸收特征

2.3 浮萍对氨氮的吸收特征

2.4 浮萍对磷酸盐的吸收特征

2.5 小结

3 浮萍的生长特征

3.1 试验方法

3.2 浮萍的经典生长模型

3.3 营养盐浓度对浮萍Logistic生长的影响

3.4 生长空间对浮萍Logistic生长的影响

3.5 小结

4 浮萍对微污染河水的修复效果

4.1 试验方法

4.2 鹿山河水质

4.3 浮萍在鹿山河水中的生长

4.4 浮萍对鹿山河水的净化效果

4.5 小结

5 结论及建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

附 录