低温季节生物强化潜流人工湿地对微污染湖水的净化研究

摘要

随着经济的快速发展，湖泊等水体污染较为严重，人工湿地技术被广泛地应用于湖泊、河流等污染水体的生态修复领域。该技术近年来在工程应用中取得了显著的成果，且在南方应用较多，而在北方地区的低温季节，一些水生植物难以适应低温，微生物活性降低，导致了北方冬季的人工湿地净化污水效果不佳，而低温季节下微生物与水生植物在人工湿地中的强化作用被研究较少，因此，在低温季节下研究投加微生物菌剂且种植越冬植物的人工湿地对污染湖水的净化效果，具有较强的实际工程参考意义。本论文通过建立垂直潜流人工湿地微宇宙实验系统，种植耐寒植物水芹菜为人工湿地植物，并定期投加复合微生物菌剂，设计了微生物实验、植物生长特性实验以及水质净化实验，研究了低温季节人工湿地系统对污染湖水的处理效果，以及水芹菜的生长特性，得出了以下结论：
　　（1）实验通过在人工湿地植物根际和基质表层采集的土壤样品中，筛选出十二株复合微生物菌种，在15℃、150 r/s的条件下，运用污染湖水样品进行初步筛选，进而挑选出三种对污水处理效果较好的低温微生物菌种；再把初筛后的微生物菌种采用平板涂布法进行复筛，分离出纯菌，并对纯菌作生长曲线测定和形态学鉴定；通过污染湖水样品的净化小试实验结果比对，最终选出了五种高效的菌株；利用微生物的协同作用，将这五株菌种在一定比例下构建复合微生物菌剂，按照不同投加量投加至污水样品中，测定污染湖水COD、NH4+-N、TN、TP的指标变化，在JX2、JX3和J4菌比例为10:2:0.5、投加量为10％时，该复合微生物菌剂对污染湖水的处理效果最好，对五种纯菌进行16srRNA序列测定，并做菌种保藏。
　　（2）在冬季低温条件下，建立水芹菜垂直潜流人工湿地系统，在部分湿地处理单元中投加已构建的低温复合微生物菌剂，从而进行水芹菜生长特性实验以及水质净化实验。研究表明，温度较低的冬季里，在两组湿地处理单元Z1和Z2中，水芹菜均表现出良好的生长状态，没有病害现象，在整个实验期间，除了植物株高在第14天变化明显，其余变化均不太大，植物株高净增长每周不超过4.5cm，最大植物根长净增长每周不超过2.5cm，水芹菜的叶绿素含量在逐渐上升，在第21到第28天的时候增加较明显，总叶绿素从3.75 mg/g增加到6.75 mg/g，水芹菜的根系活力上升较平稳，根系活力从0.018 TTC/g·h增加到0.036 TTC/g·h，水芹菜TN含量由3.20 gN/m2增加到4.14 gN/m2，TP含量由0.273 gP/m2增加到0.477 gP/m2，尤其是在微生物的作用下水芹菜在单元Z1中的长势要比在单元Z2好。水质净化实验的结果表明，对污染湖水中的污染物去除效率最高的是湿地单元S1（植物，基质，微生物），相比湿地单元S2和S3，在低温季节下投加低温复合微生物和种植水芹菜，加强了垂直潜流人工湿地系统的净化效能， COD、NH4+-N、TN、TP的平均去除率为54.17%、38.59%、45.79%、70.17%。
　　通过本文的研究表明，微生物和水芹菜在低温条件下，一定程度上强化了人工湿地净化污染湖水的能力。因此，在低温季节人工湿地的系统设计中，对于净化微污染的湖水，针对性的投加复合微生物菌剂是个不错的选择，同时，水芹菜可以作为一种耐寒越冬植物被推广到北方地区的低温季节人工湿地工程应用中。

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 微生物与植物修复技术概述

1.3 研究目的、意义及技术路线

第2章 低温微生物菌剂对微污染湖水的净化研究

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 低温微生物菌种的筛选

2.4 低温复合菌剂对微污染湖水的净化效果研究

2.6 本章小结

第3章 水芹菜垂直潜流人工湿地的构建

3.1 垂直潜流人工湿地的构建

3.2 人工湿地基质的配置

3.3 水芹菜的移植

第4章 低温季节微生物-水芹菜垂直潜流人工湿地对微污染湖水净化研究

4.1 实验运行设计

4.2 实验材料

4.3 实验方法

4.4 实验结果与分析

4.5 讨论

4.6 本章小结

第5章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

攻读学位期间学术成果及所获荣誉

致谢