论文题目: 人工湿地与城市水体中生物膜特性及功能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 环境科学
作者: 李今
导师: 吴振斌
关键词: 生物膜,复合垂直流构建湿地,基质,城市水体,五氯酚
文献来源: 中国科学院研究生院（水生生物研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 人工湿地是一种具广阔应用前景的水处理技术,其基本原理尽管已开始被人们所认识,但湿地中相关的生物学、化学过程等还未得到全面、细致的了解和掌握。人工湿地高效去污能力基于其独特而复杂的作用机制,生物膜在污染物的去除过程中有其特有的作用,生物膜的发育程度直接影响湿地系统的处理效率。在自然环境条件下,生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上,污染物的传输、转移和最终归宿可能受污染物同生物膜的相互吸附作用,以及生物膜再移动作用的重要影响。本文以复合垂直流人工湿地和城市水体为实验场,进行了基质生物膜的空间分布、代谢特性、发育周期、降解性能和对五氯酚去除的研究。主要研究结果如下: 一、复合垂直流构建湿地中基质生物膜的研究1. 复合垂直流构建湿地(IVCW)中,基质生物膜的发育可以达到较高的程度,VSS 均值达21.8mg/g.干重。生物膜主要积累在基质表层,基质生物膜空间分布与好氧微生物和湿地植物根系的分布有关。下行池基质整体看,生物膜量、厚度、呼吸强度、脱氢酶活性及有机碳代谢能力都较上行池高。污水中的有机物主要在下行池中得到去除。从下行池基质表层到底层,污水中有机物得到逐级降解,总体下降62.7%,不同层次的贡献率不同,从表层到底层分别为26.93%、6.19%、11.33%、8.25%、9.96%,表层贡献率较大。 2. 不同发育程度的生物膜表现出的活性不相同;对有机碳的降解能力有着明显差异,从10d 到70d,生物膜对葡萄糖的降解率提高了5 倍。在湿地建成初期,如何促进生物膜的发育,提高生物膜的降解性能是提高系统处理效力的关键。生物膜最佳活性厚度为150μm。经过长期运转后,IVCW 基质最表层的生物膜厚度为最佳厚度的3-4 倍,基质最表层生物膜的大量积累不仅不利于处理效率的提高,反而易造成人工湿地的堵塞。 3. IVCW 中,湿地植物的根系垂直看分布呈上高下低“T”型分布,而根系活性的空间分布特征,则呈上低下高的倒“T”型分布。细侧根的活性最高,为主根的1.68 倍;春季新根活性平均为冬季老根的10 倍,表现出根系随生育进程推进,
论文目录:
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第一章 绪论
1. 中国的水环境
2. 人工湿地在污水净化中的作用
3. 生物膜的分布及其作用
4. 生物膜在污水处理中的作用
5. 研究内容及意义
第二章 文献综述
1. 人工湿地的研究
1.1 人工湿地基本结构及类型
1.2 人工湿地作用机理及应用
1.2.1 氧变化情况
1.2.2 湿地对有机物处理机制
1.2.3 人工湿地对氮、磷的去除
1.2.4 人工湿地基质中生物膜的作用
2. 生物膜的研究进展
2.1 生物膜的形成
2.1.1 自然水环境中生物膜的形成
2.1.2 人工环境中生物膜的形成
2.2 生物膜的形态和特征
2.2.1 研究附生生物膜生物和物理特征的方法
2.2.2 生物膜的物理化学特征
2.2.3 生物膜的生物特征
2.2.4 生物膜的化学组成
2.2.5 生物膜的生化性质
2.2.6 生物膜活性物质和非活性物质的概念
2.3 废水生物处理中的生物膜
2.3.1 生物膜的固定化过程
2.3.2 影响微生物固定化的因素
2.3.3 生物膜的结构
2.3.4 生物膜中的反应与传质过程
2.3.5 生物膜传质模型
2.4 生物膜与环境条件的关系
2.5 生物膜增长动力学模型
2.6 水环境中生物膜对污染物环境化学行为的影响
2.6.1 水环境中生物膜对无机污染物的吸附
2.6.2 水环境中生物膜对有机污染物的吸附和降解
2.6.3 生物膜对污染物的吸附速率和分配速率
2.7 生物膜胞外聚合物
2.7.1 胞外聚合物与金属离子的作用
2.7.2 胞外聚合物对菲的吸附
2.7.3 胞外聚合物对生物膜传质的影响
2.7.4 生物膜胞外聚合物提取方法
第三章 实验场人工湿地结构和运行
1 复合垂直流构建湿地的基本结构
2 东湖复合垂直流构建湿地
2.1 湿地位置
2.2 系统进水水源
2.3 系统的规模、结构
2.4 湿地植物
2.5 系统运行
3 莲花湖复合垂直流构建湿地
4 人工湿地组合工艺系统
4.1 概述
4.2 组合工艺流程
4.3 系统的规模和结构
4.4 系统运行
第四章 实验材料与方法
1 复合垂直流构建湿地
1.1 基质取样方法
1.2 生物膜培养
2 生物膜量测定
3 生物膜的厚度测定
4 生物膜脱氢酶活性测定
5 呼吸强度测定
6 基质间隙水中的有机物
7 城市水体莲花湖样点设置
8 生物膜对有机物的降解
8.1 不同发育时间的生物膜对有机碳的降解
8.2 生物膜对持久性有机污染物五氯酚的去除
8.3 五氯酚的检测
9. 人工湿地植物根系测定
9.1 湿地植物根系取样
第五章 生物膜活性测定中TTC-脱氢酶活性测定法的改进
1 材料与方法
1.1 生物膜样品制备
1.2 主要仪器和试剂
1.3 实验方法
2 结果与讨论
2.1 萃取剂的选择
2.2 缓冲溶液的选择
2.3 标准曲线制作中TTC还原剂的选择,PH值、吸收波长的选择
2.4 温度对酶活性的影响
2.5 显色时间对酶活性的影响
3 结论
第六章 复合垂直流构建湿地中生物膜的空间分布和代谢特性
1 材料与方法
2 结果与讨论
2.1 IVCW基质生物膜的空间分布
2.2 IVCW基质生物膜的特性
2.2.1 生物膜的脱氢酶活性
2.2.2 生物膜的呼吸强度
2.2.3 基质间隙水中的有机物
2.3 生物膜的降解性能
3 结论
第七章 人工湿地中基质生物膜的特性及发育
1 材料与方法
2 结果与讨论
2.1 实验场人工湿地进水水质
2.2 基质生物膜厚度
2.3 生物膜活性
2.3.1 不同发育程度生物膜的活性
2.3.2 不同培养水质的生物膜的活性
3 结论
第八章 人工湿地中植物根系活性空间
1 根系数量的空间分布特征及变化规律
2 根系活性的空间分布特征及变化规律
3 结论
第九章 不同建成期人工湿地基质生物膜发育和运行效果分析
1. 不同建成期人工湿地生物膜的发育
1.1 实验方法
1.2 人工湿地生物膜分布
1.3 生物膜的活性
1.4 莲花湖人工湿地不同时期基质生物膜量
2 不同建成期人工湿地净化效果比较
2.1 莲花湖人工湿地对污染物的去除
2.2 东湖人工湿地对污染物的去除
2.3 两处人工湿地对污染物去除效果比较
第十章 莲花湖生态修复过程中生物膜的特性
1. 莲花湖在生态修复过程中水质的变化
1.1 湖滨景观化强化生态工程示范工程
1.2 水生植被恢复
1.3 莲花湖水质状况
2. 莲花湖在生态修复过程中生物膜的特性
2.1 莲花湖中生物膜的生长
2.2 莲花湖水体不同层次的生物膜
3. 讨论
第十一章 生物膜对五氯酚的吸附和降解
1. 人工湿地基质对五氯酚的吸附和降解
1.1 IVCW中基质对五氯酚的去除
1.2 基质对五氯酚的吸附
1.3 IVCW 不同组合工艺对五氯酚的去除
2. 城市水体生物膜对五氯酚的吸附和降解
2.1 主要实验方法
2.1.1 生物膜培养
2.1.2 五氯酚
2.1.3 降解试验
2.2 水体生物膜对五氯酚吸附和降解
2.3 生物膜降解五氯酚的动力学
2.4 外加碳源对五氯酚降解的影响
2.5 不同载体培养生物膜对五氯酚的去除
2.6 不同水层生物膜对五氯酚的去除率
2.6.1 表层水体生物膜
2.6.2 底层水体生物膜
2.7 生物膜浓度对五氯酚降解的影响
2.8 五氯酚浓度对生物膜降解活性的影响
2.9 讨论
2.9.1 水体生物膜对五氯酚降解作用的意义
2.9.2 生物膜的生物强化作用
3. 主要结论
第十二章 结论
复合垂直流构建湿地中基质生物膜的研究
莲花湖生态修复过程中生物膜的特性
生物膜对五氯酚的吸附和降解
参考文献
缩略语
在学期间已发表和待发表论文
发布时间: 2005-12-02
参考文献
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