吉林省中部农区小流域水体富营养化发生规律及控制技术研究

论文摘要

随着工业化进程的加速,越来越多的有毒有害物质进入水环境。造成了水体富营养化程度的不断加剧。而造成水体富营养化的主要原因是水中的氮、磷等营养盐含量过高。许多研究表明,利用一些有效的吸附剂吸附去除富集在水体中的氮、磷等营养盐是有效调节和抑制水体富营养化的有效途径之一中国是一个农业大国,我国每年所产生的秸秆废弃物80%都用来焚烧,而本试验在处理富营养化水体中的氮时,采用的就是农业废弃物加工而成的秸秆碳而非活性炭。秸秆碳利用本身炭化工序简便,操作方便,价格较低等优点,代替了价格昂贵的传统吸附材料活性炭,是处理效果好和降低成本的一个重要方面。而采用硫酸铝来吸附富营养化水体中的磷,是当今世界上新兴的絮凝剂,同时也是使用最多的絮凝剂。为了解决中国水体富营养化问题,本研究利用秸秆碳和硫酸铝去除富营养化水体中的氮和磷,使水体中的氮和磷得到有效地去除,从而达到减轻水体富营养化的效果。本文针对吉林省中部农区小流域水体富营养化发生规律及特点,采用实验室模拟的方法对富营养化水体进行了研究,研究涉及的参数主要包括TP、TN、DO、COD、PH、SS、SO42-、AL+。考察了硫酸铝的投加量、秸秆碳的投加量、pH值、震荡时间、温度、扰动等不同环境因素条件下对吸附效果的影响。通过对各因素与硫酸铝对磷的吸附效果分析得知,吸附效果对温度、震荡时间、pH值变化敏感,这些因素并非独立的,而是相互作用的。这也为中国解决水体富营养化问题提供了基础依据。结果表明：（1）在室温条件下,向水样中投加一定量的秸秆碳和硫酸铝,调节适当的pH值以及震荡时间,确定当pH值为7时、秸秆碳和硫酸铝的最佳投加量为0.2g/mL时,吸附效果最好。（2）秸秆碳和硫酸铝对氮和磷的吸附经历了快速吸附、平衡吸附和减速吸附3个阶段,吸附时间达到120min时,进入平衡吸附阶段,吸附量已经不随时间的增加而增大。（3）供试水体的吸附试验表明,秸秆碳对富营养化水体中氮的吸附能力均可以达到60%以上,在温度、pH值、震荡时间、秸秆碳粒径较小等条件较好时,吸附能力可以达到80%以上。（4）供试水体的吸附试验表明,硫酸铝对富营养化水体中磷的吸附能力均可以达到60%以上,在温度、pH值、震荡时间等条件较好时,吸附能力可以达到80%以上。（5）通过室内模拟试验,研究了雨水对于水体中营养盐具有稀释作用。可以得到的结论是：大雨过后,pH值降低；固体悬浮物重量增加；COD值降低；在种植植物的地方DO值下降,没有植物的地方DO值升高；含磷量、含氮量降低。（6）不同环境因素对去除水体中的氮的影响研究结果表明,pH、温度、溶解氧、微生物、硫酸铝、扰动和秸秆碳的粒径都影响了秸秆碳对氮的去除效果。（7）由于处理污水中的磷需要投加硫酸铝,跟踪监测硫酸根与铝离子的含量,经测得硫酸根的值为2.65 mg/L,铝离子的值为0.23 mg/L,均符合国家排放标准,并且不会造成二次污染。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 水资源现状
• 1.2 水体富营养化的概述
• 1.2.1 水体富营养化的定义
• 1.2.2 水体富营养化的影响因素
• 1.2.3 水体富营养化的特征
• 1.2.4 水体富营养化的危害
• 1.2.5 富营养化水体国内外现状
• 1.3 我国农业废弃物的现状及特点
• 1.4 吉林省中部农区小流域水体的特点
• 1.5 研究内容及技术路线
• 1.5.1 水体富营养化随季节变化发生规律
• 1.5.2 水体富营养化防控技术
• 1.5.3 技术路线
• 1.6 研究目的和意义
• 2 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验仪器
• 2.1.2 试验试剂
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 供试水样采集
• 2.2.2 供试水样的保存及实验方法
• 2.3 富营养化水体中各个指标的测定
• 2.3.1 水中总氮的测定
• 2.3.2 水中总磷的测定
• 2.3.3 水中COD的测定
• 2.3.4 水中悬浮物测定
• 2.3.5 水中DO的测定
• 2.3.6 水中pH值的测定
• 3 结果与分析
• 3.1 最佳投加量的确定
• 3.1.1 秸秆碳最佳投加量的确定
• 3.1.2 硫酸铝最佳投加量的确定
• 3.1.3 最佳pH值的确定
• 3.1.4 最佳震荡时间的确定
• 3.2 农区小流域水体富营养化基础指标测定
• 3.2.1 pH值的测定
• 3.2.2 SS的测定
• 3.2.3 COD的测定
• 3.2.4 DO的测定
• 3.2.5 TP的测定
• 3.2.6 TN的测定
• 3.3 农区小流域水体富营养化雨前雨后指标监测
• 3.3.1 pH值的测定
• 3.3.2 SS的测定
• 3.3.3 COD的测定
• 3.3.4 DO的测定
• 3.3.5 TP的测定
• 3.3.6 TN的测定
• 3.4 秸秆碳和硫酸铝对农区小流域水体富营养化指标监测得影响
• 3.4.1 TN吸附前与吸附后的结果
• 3.4.2 TP吸附前与吸附后的结果
• 3.5 各因素对氮、磷吸附效果影响的研究
• 3.5.1 不同pH对总氮和总磷吸附效果影响的研究
• 3.5.2 不同温度对总氮和总磷吸附效果影响的研究
• 3.5.3 不同振荡时间总氮和总磷吸附效果影响的研究
• 3.5.4 硫酸铝对总氮和总磷影响的研究
• 3.5.5 扰动对总氮和总磷影响的研究
• 3.5.6 秸秆碳的粒径对氮的吸附影响的研究
• 4 结论与讨论
• 4.1 讨论
• 4.2 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 硕士阶段发表论文