微曝气强化生态浮床对污水中磷元素去除效果研究
我国是世界上13个严重缺水的国家之一，全国600多座城市中有400多座缺水，其中大部分属于因污染导致的水质型缺水。根据环境保护部发布的《2012年中国环境状况公报》，2012年，开展营养状态监测的60个国控重点湖泊（水库）中，存在富营养化问题的占到了25％。数据表明，我国防治水体富营养化问题的形势十分严峻。 生态浮床是一种新型的水体生态原位修复技术。传统生态浮床是利用水生植物的修复作用和无土栽培原理，以现代农业为基础，集合生态工程措施而形成的水面无土种植植物技术。具有建设投资少、运行成本低、不占地、景观作用好、管理简单方便等优点。传统生态浮床主要依靠浮床植物对水体中污染物质的吸收、同化作用和植物根系微生物的降解作用来净化水体，但是，受制于植物根系可供微生物附着的表面积非常有限，生态浮床系统中微生物的数量缺乏，种类相对单一，净化效果欠佳。强化生态浮床是一种改良型生态浮床，是在传统生态浮床的基础上，通过其他技术手段，辅助强化其处理作用，提高处理效果的一种新型生态浮床技术。 为对比强化生态浮床和传统生态浮床对磷元素的去除效果，本论文构建了“漂浮床体+黄菖蒲”类型的传统生态浮床，以及“植物单元（传统生态浮床）+微生物处理单元（组合填料）+曝气单元（微孔曝气）”类型的强化生态浮床，在25天的时间内，监测两种浮床对试验水体中磷元素的去除作用。结果表明，强化生态浮床与传统生态浮床对水体中溶解性正磷酸盐(SRP)的去除率分别为69.74％和46.80％，对总磷(TP)的去除率分别为61.13％和40.97％。在本试验条件下，强化生态浮床对SRP、TP的净化效果均优于传统生态浮床。 植物在生态浮床水体净化过程中起着非常重要的作用，为探讨植物种类对强化生态浮床磷元素净化效果的影响，本论文以黄菖蒲、西伯利亚鸢尾和水竹3种植物作为供试浮床植物，构建了3种“植物单元（传统生态浮床）+微生物处理单元（组合填料）+曝气单元（微孔曝气）”类型的强化生态浮床，在25天的时间内监测3种植物强化生态浮床对水体中磷元素的去除作用。结果表明，整个试验期间，黄菖蒲、水竹和西伯利亚鸢尾对SRP的平均去除速率分别为0.023mg/(L·d)、0.019mg/(L·d)和0.017mg/(L·d)，去除率分别为85.17％、71.37％和60.79％;对TP的平均去除速率分别为0.030mg/(L·d)、0.024mg/(L·d)和0.020mg/(L·d)，去除率分别为83.30％、65.82％和54.65％。在本试验条件下，黄菖蒲对SRP、TP的净化效果最佳，水竹次之，西伯利亚鸢尾最差。综合来说，推荐选用黄菖蒲作为强化生态浮床的种植植物。 为进一步弄清植物在强化生态浮床净化磷元素过程中的贡献率，本论文通过分析移栽时及试验完成后植物体内磷元素含量的变化，分析强化生态浮床植物体内磷元素累积及分布情况，探索浮床植物对强化生态浮床净化磷元素的贡献率。试验过程中得到了如下结论: (1)黄菖蒲整株植物磷元素累积量为6.81 mg·株-1，水竹为6.07 mg·株-1，西伯利亚鸢尾整株植物磷元素累积量为1.39 mg·株-1。在本试验条件下，黄菖蒲吸收磷的能力最强，水竹次之，西伯利亚鸢尾最弱。从整株植物吸收磷元素的能力大小角度，推选黄菖蒲作为生态浮床的优选植物。 (2)黄菖蒲水上部分磷元素累积量占整株植物磷元素累积量的73.4％，水竹水上部分磷元素累积量占整株植物磷元素累积量的59.6％，西伯利亚鸢尾水上部分磷元素累积量占整株植物磷元素累积量的97.9％。黄菖蒲、水竹、西伯利亚鸢尾水上部分磷元素累积量均高于水下部分磷元素累积量，通过收割水生植物水上部分生物量去除水体中的磷非常有效。 (3)在本试验条件下，黄菖蒲、水竹和西伯利亚鸢尾吸收量对强化生态浮床净化磷元素的贡献率分别为45.2％、51.0％和14.1％。表明植物吸收是强化生态浮床去除磷元素的重要途径，且不同植物磷吸收量对强化生态浮床贡献率差异很大，黄菖蒲、水竹吸收对强化生态浮床去除磷元素贡献较大，西伯利亚鸢尾磷吸收对强化生态浮床去除磷元素贡献相对较小。
微曝气强化生态浮床;水体富营养化;磷元素;累积分布;植物种类;净化能力
西南交通大学
硕士
环境工程
付永胜
2014
中文
X703.3
58
2014-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）