新型生态浮岛设计、应用效果及微生物机理研究

论文摘要

南四湖流域是我国主要污控单元,但由于缺乏适度的恢复和生态系统经营,南四湖的河流生态系统结构简单,生态稳定性差,河流生态系统的水体自净能力低。其中,南四湖流域的53条河流水质情况是南四湖水质改善的关键因素。小沙河流域是南四湖入湖河流的典型区域,小沙河河道长度较短,吸纳大部分生活污水和城市污水处理厂出水,汛期水量可达到61000 m3/d,本研究通过构建一种新型生态浮岛对污染水体进行修复研究。首先,通过静态实验研究了生态浮岛的净化效果。结果表明新型生态浮岛的除污效果明显高于普通浮岛和生物栅。经过十天静态处理,水体中的COD的净去除率约为24.87%-28.34%；NH3-N净去除率为35.94%-64.84%；TN的净去除率在71.47%-82.74%；TP的净去除率为26.7%-33.18%。其次,通过动态实验研究了新型生态浮岛和普通浮岛在动态实验条件下对各水质指标的改善效果。实验周期在5月-12月,实验结果表明,新型生态浮岛对COD、TN、TP的去除效果明显高于普通浮岛（CFI）（p<0.05）。COD、TN、TP的最高去除率分别出现在9月、5月和11月。再次,通过承载力实验主要研究了新型生态浮岛对不同浓度污染物的去除效果。实验结果表明,在实验周期内,新型生态浮岛对不同浓度污染物均有良好去除效果；尤其是对中低浓度污染物去除效果明显,达到国家地表水Ⅲ类排放标准。污染物的降解过程符合一级反应动力学方程,相关系数R2较高。降解曲线的拟合效果较好。对新型生态浮岛（IEFI）及其生物膜载体上的微生物进行研究,结果表明：生物膜载体上的微生物对改善水质起到重要的作用,并且该生物膜中的微生物群落结构与其他种类生物膜不太相同,其中变形菌门占细菌比例超过了67%,其次是拟杆菌门。在变形菌门中,β-变形菌最多,其次是α-变形菌和6-变形菌。在α-变形菌中,超过60%为红杆菌属。p-变形菌中绝大多数为伯克氏菌门,黄杆菌门占拟杆菌门中的75%。酸杆菌,δ-变形菌和放线菌的作用尚不清楚,需要进一步研究。硅藻类同样在该生物膜载体上被监测到。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 我国水体富营养化污染现状
• 1.1.2 水体富营养化形成原因
• 1.1.3 水体富营养化的危害
• 1.1.4 水体富营养化研究现状
• 1.2 生态浮岛的研究现状
• 1.2.1 生态浮岛类型
• 1.2.2 生态浮岛除污效果
• 1.2.3 生态浮岛设计优化
• 1.3 课题研究目的及意义
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 静态实验条件下的水质改善效果
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 实验材料
• 2.2.3 实验测量及采样设计
• 2.2.4 分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 COD净化效果分析
• 2.3.2 氮的净化效果分析
• 2.3.3 总磷的净化效果分析
• 2.3.4 溶解氧变化趋势
• 2.4 小结
• 第三章 动态实验下不同实验组的长期运行效果研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 实验材料
• 3.2.3 实验样品采集
• 3.2.4 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 新型生态浮岛污染物平均去除率
• 3.3.2 新型生态浮岛对污染物的去除特征
• 3.3.3 不同系统的植物生理指标对比
• 3.4 小结
• 第四章 新型生态浮岛对污染物的承载力研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 实验材料
• 4.2.3 实验样品采集
• 4.2.4 分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 COD的去除效果
• 4.3.2 氮的去除效果
• 4.3.3 总磷的去除效果
• 4.3.4 污染物的降解动力学研究
• 4.4 小结
• 第五章 新型生态浮岛改善水质微生物机理研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料与方法
• 5.2.1 样品的采集
• 5.2.2 实验材料
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 提取DNA的凝胶电泳分析
• 5.3.2 总细菌PCR扩增
• 5.3.3 阳性克隆子菌落PCR
• 5.3.4 克隆文库中微生物种群分布特征
• 5.3.5 生物膜载体上微生物的特征
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 附图
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表