潜流人工湿地降解受污染水体中有机物研究

摘要

本论文旨在研究潜流人工湿地对受污染水体进行处理时，有机物降解机理，研究内容主要包括：(1)以同济大学内的受污染水体三好坞湖水为研究对象，构建3个潜流人工湿地系统——芦苇、砾石1＃系统，芦苇、组合填料2＃系统，组合植物、砾石3＃系统，考察在不同停留时间的运行条件下COD降解规律； (2)采用人工配水，以农药阿特拉津为研究对象，考察潜流人工湿地对其降解的可行性以及不同盐度抑制下对其降解效率的影响； (3)采用PCR-DGGE技术研究净化受污染水体的潜流人工湿地中的微生物种群结构及其分布特征，考察不同盐度抑制作用下降解阿特拉津的潜流人工湿地中微生物种群结构及其分布特征。通过本研究可以得到如下主要结论：(1)采用潜流人工湿地处理受污染水体时，随着停留时间从2d增加到8d，3个湿地系统COD去除率基本上维持在70﹪～80﹪之间，而COD去除速率则随着COD负荷率的提高而提高，并且两者之间存在显著的线性相关性。从沿程COD浓度变化可知，潜流人工湿地COD降解主要集中在前端1/2处。从COD去除效果而言，组合植物一砾石的2＃系统>芦苇-组合填料的3＃系统>芦苇-砾石系统。(2)静态试验条件下，潜流人工湿地内阿特拉津的降解半衰期约为16d，降解过程符合一级降解动力学，C=0.09648exp(-0.03939t)(C为残留阿特拉津浓度，t为停留时间)。当盐度分别为1.5、3.0、5.0、10.0、15.0g/L得到相应盐度抑制下阿特拉津降解动力学方程，符合一级降解动力学，盐度对潜流人工湿地阿特拉津降解效率呈现指数抑制作用Ink=3.22105+0.04629M(k为降解常数，M为NaCl浓度)。通过试验证明潜流人工湿地系统内阿特拉津浓度降低并不是水解或吸附作用造成的，湿地系统极可能存在微生物将阿特拉津降解转化为中间产物DEA、DIA。(3)采用分子生物方法PCR-DGGE技术研究潜流人工湿地系统内微生物群落结构变化，从分子生物水平揭示微生物与有机污染物去除之间的关系。通过对3个湿地系统总细菌DGGE结果分析1＃系统沿程微生物种类基本不变，表明芦苇-砾石系统植物与填料的单一性造成微生物种类的均一性；2＃、3＃系统微生物种类沿程变化较大，不同的植物和填料表现出对微生物不同的刺激生长作用，从而提高了系统微生物多样性。停留时间为4d时，通过沿程COD变化，建立微生物多样性与有机物去除率的关系，表明2＃、3＃装置沿程COD与Shannon指数存在显著的相关性，并且植物对微生物多样性影响胜于填料对其的影响。(4)通过对湿地内氨氧化菌的研究发现，湿地内存在丰富的氨氧化菌，测序结果显示，该类细菌与Nitrosomonas属较为接近。启动初期由于新鲜沸石填料能够大量的吸附氨氮3＃系统几乎没有氨氧化菌，而到了后期沸石填料吸附能力已经趋于饱和，游离的氨氮促进了氨氧化菌的生长，3＃系统存在少量氨氧化菌。(5)盐度抑制下降解阿特拉津潜流人工湿地微生物种群相当丰富，盐度的改变影响了微生物的生长，使得微生物种群结构发生了迁移，阿特拉津降解常数随着微生物Shannon指数减少而减小。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1水污染现状及其修复

1.2人工湿地处理技术

1.2.1人工湿地概述

1.2.2人工湿地组成

1.2.3人工湿地分类

1.3潜流人工湿地污水处理技术

1.3.1潜流人工湿地有机污染物降解机理

1.3.2农药污染物在潜流人工湿地迁移转化研究进展

第2章研究的背景、目的及内容

2.1研究背景

2.1.1课题来源

2.1.2课题依据

2.2研究目的

2.3技术路线

2.4研究内容

2.4.1潜流人工湿地处理受污染水体有机物迁移降解规律研究

2.4.2阿特拉津在潜流人工湿地中半衰期及盐度抑制下的降解动力学研究

2.4.3潜流人工湿地中微生物种群结构及其分布特征研究

第3章潜流人工湿地降解有机物研究

3.1试验研究目的与试验设计

3.1.1试验研究目的与内容

3.1.2试验装置及方法

3.1.3分析项目及分析方法、分析仪器

3.2结果与讨论

3.2.1潜流人工湿地对COD降解

3.2.2受污染水体中主要有机污染物质迁移降解规律

3.3本章结论

第4章盐度抑制下阿特拉津在潜流人工湿地中的降解研究

4.1引言

4.1.1阿特拉津环境污染行为研究现状

4.1.2人工湿地降解阿特拉津的研究进展

4.1.3盐度抑制下阿特拉津在潜流人工湿地中降解规律的研究意义

4.2试验内容、材料与方法

4.2.1主要研究内容

4.2.2试验装置及材料

4.2.3试验方法

4.3结果与讨论

4.3.1潜流人工湿地中阿特拉津降解半衰期及其一级降解动力学

4.3.2盐度抑制下阿特拉津一级降解动力学

4.3.3盐度抑制下阿特拉津在潜流人工湿地中降解途径研究

4.4本章结论

第5章潜流人工湿地微生物种群多样性研究

5.1引言

5.1.1 PCR-DGGE技术

5.1.2 PCR-DGGE技术在环境微生物领域的应用

5.2试验目的、材料与方法

5.2.1试验研究目的

5.2.2试验装置及材料

5.2.3试验方法及仪器

5.3试验结果与讨论

5.3.1潜流人工湿地系统内微生物显微镜观察结果

5.3.2潜流人工湿地处理受污染水体微生物种群多样性随时空变化规律

5.3.3盐度抑制下降解阿特拉津的潜流人工湿地中微生物种群结构及其分布特征

5.4本章结论

第6章结论与建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果