论文题目: 河流微污染水体的直接生物强化净化机理与试验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 环境工程
作者: 田伟君
导师: 王超
关键词: 新型生物填料,生物膜,强化净化,异养菌,硝化菌,降解模式,布局
文献来源: 河海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 近年来,由于经济快速发展和城市的快速扩张,城市周围中小河流的污染事故不断发生,河流生态系统严重受损,这使得如何防治河流进一步恶化、保护水资源,走可持续发展的道路成为人类共同追求的目标。本文以中小污染河流为研究对象,综合国内外对河流微污染水体强化净化技术的研究成果并结合我国河流大多被衬砌、水深普遍较浅、河道顺直、水量小、流速慢、污染重的特点以及经济基础还比较薄弱的现实情况,采用新型生物填料直接布设在河道内的生物接触氧化法,对河流微污染水体进行直接净化研究。 首先,仿照河流生态系统中的臭轮藻（Chara foetida）设计了新型生物填料,它具有大的比表面积和很强的弹性、韧性和柔性,不需要支架或框架就能够直接站立在“河床”上,并能随水流流动而自由摆动,非常适合河流等具有复杂多变水流条件的微污染水体的生物强化净化。同时新型生物填料在以河道中原有的天然生物菌群作为种源,水量为河道缓流水体的自然流量的条件下在天然河流中经过30天的动态培养,CODMn的去除率稳定在10%左右、NH4+-N的去除率稳定在40%左右,而填料丝上的生物膜的外观也经历了无色透明、淡绿色、黄绿色、褐绿色、黑褐色的变化过程,同时填料丝上的生物也对应出现从无到以藻类为主,再到出现菌胶团,最后直至出现微型动物的一系列变化过程,标志着新型生物填料在河流中动态挂膜的成功。 其次,对成功挂膜后的生物填料进行不同时期对污染物质去除能力的试验发现,由于试验河段进水污染物浓度低（大多数时间属于地表水环境质量标准中的Ⅲ类）,这在一定程度上影响到污染物质的去除效果,使污染物质的去除率偏低。有机污染物质在半年的试验期间,总的净去除率比较稳定,但去除率不高,都在10%以内;氨氮净去除率的范围在5.35%～39.91%之间;而总磷的净去除率最高为28.6%。在试验过程中发现异养菌数量与有机质的去除率具有相同的趋势,NH4+-N的浓度变化曲线与硝化菌的数量有相同的变化趋势,说明河流中有机物的生物降解主要是由异养菌完成的,而试验河段内的NH4+-N的去除主要是靠硝化菌的硝化作用来完成的。此外,本文根据河流好氧推流的特点并应用Monod动力学方程式,推导出了适于河流微污染水体的以CODMn表示的有机物的生物降解模式和氨氮生物降解模式。从而为该技术的推广和应用提供理论依据。 最后,从填料给水流带来的阻力及对河道泄水能力的影响方面来进行河道内直接布设生物填料对河流水动力条件的影响分析和对生物填料的布设位置、布设形式、布设长度与布设密度对净化效果的影响分析,确定了河流
论文目录:
第一章 绪论
1．1 研究背景和意义
1．2 国内外对河流微污染水体强化净化的研究现状分析
1．2．1 国内外对河流微污染水体强化净化的研究特点分析
1．2．2 国内外常用的微污染水体强化净化技术综述
1．2．2．1 物理净化法
1．2．2．2 化学净化法
1．2．2．3 生物净化法
1．2．2．4 自然净化法
1．2．3 当前国内外强化净化技术在应用中存在的问题
1．3 我国污染河流的基本特征
1．4 生物膜强化净化技术
1．4．1 生物膜法净化河流的基本原理
1．4．2 国内外常用的净化河流的生物膜技术
1．5 研究内容、方法及技术路线
1．5．1 研究内容
1．5．2 研究方法
1．5．3 技术路线
第二章 新型生物填料的研制及挂膜试验研究
2．1 生物填料的现状分析
2．2 河流生态系统
2．3 新型生物填料研制的影响因素
2．3．1 不能影响河流的航运和泄洪功能
2．3．2 不破坏河流生态系统
2．3．3 适合河流复杂多变的水流条件
2．3．4 比表面积大、空隙率高
2．3．5 化学与生物稳定性强、不溶出有害物质
2．3．6 价格便宜、便于安装
2．4 新型生物填料基本构造及主要技术参数
2．4．1 新型生物填料的基本构造
2．4．2 新型生物填料的主要技术参数
2．5 新型生物填料净化河流微污染水体的试验设计
2．5．1 试验河段的选取
2．5．2 填料的布置方案
2．5．3 采样及检测的试验设计
2．5．4 测试仪器、材料及方法
2．6 新型生物填料挂膜历程的试验研究
2．6．1 挂膜期间的水质及水文状况
2．6．2 挂膜期间污染物去除效果的变化分析
2．6．3 挂膜期间填料丝上生物附着的变化情况
2．6．4 挂膜期间填料丝上生物量的变化分析
2．6．5 挂膜过程的影响因素分析
2．7 本章小结
2．7．1 本章结果与结论
2．7．2 本章创新点
第三章 河流中污染物质的去除规律与机理研究
3．1 有机污染物质的去除规律及机理分析
3．1．1 COD_Mn的去除效果
3．1．2 河流微污染水体中有机物降解的机理
3．1．3 以 COD_Mn表示的有机物降解模式的研究
3．2 氨氮(NH_4~+-N)的去除规律及机理分析
3．2．1 河流中氮生物降解的基本原理
3．2．2 河流微污染水体中氨氮的去除效果及机理分析
3．2．3 氨氮(NH_4~+-N)降解模式的研究
3．3 总磷(TP)的去除规律及机理分析
3．3．1 TP的去除效果
3．3．2 填料段 TP去除的机理
3．4 本章小结
3．4．1 本章结果与结论
3．4．2 本章创新点
第四章 填料对河流水动力条件的影响研究
4．1 填料对水流产生的阻力及其影响分析
4．1．1 阻力对流速的影响
4．1．2 阻力对流态的影响
4．2 填料段雍水情况分析
4．2．1 试验方法及设计
4．2．2 试验结果与分析
4．3 填料内部流速的变化情况分析
4．3．1 监测方法及设计
4．3．2 监测结果与分析
4．4 垂向流速分布及糙率的变化情况分析
4．4．1 水流的垂向流速分布
4．4．2 糙率变化分析
4．5 本章小结
4．5．1 本章结果与结论
4．5．2 本章创新点
第五章 生物填料在河道内布设方式的研究
5．1 布设位置及布设形式的确定
5．1．1 单点源分布情况下填料的布设
5．1．2 双点源分布情况下填料的布设
5．1．3 多点源分布情况下填料的布设
5．1．4 林庄港试验河段生物填料的布设
5．2 布设长度的确定
5．3 布设密度的确定
5．4 本章小结
5．4．1 本章结果与结论
5．4．2 本章创新点
第六章 结论与展望
6．1 结论
6．2 本文的创新之处
6．3 需要进一步研究的问题
参考文献
致谢
在研期间发表的论文及科研获奖情况
附录A:试验期间的相关照片
发布时间: 2005-07-07
参考文献
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