人工水草技术及其在城镇河道生态修复中的应用研究
人工水草技术及其在城镇河道生态修复中的应用研究
【摘要】： 随着经济社会的迅猛发展和人口的日益增长，大量生活污水、工业废水进入河流，导致大量与人类生活息息相关的河流生态系统正在逐渐退化，尤其是城镇中小河流，生态系统受到严重破坏。因此，加强对城镇河道的水质改善和生态修复迫在眉睫。人工水草技术作为一种新型污水处理技术，其本质是生物膜载体技术。人工水草不受制于光照和透明度的特点使得该技术的应用具有很大的优势。本论文以国家科技重大专项，河流主题海河流域水污染治理技术研究与集成示范项目，“徒骇河、马颊河流域水污染防治与水质改善技术集成与综合示范”（2012ZX07209-004）子课题8“河流生态修复与自净能力强化技术与示范”为依托，在综述国内外城镇河道污水治理技术以及人工水草在国内外的研究应用现状的基础上，通过室内模拟实验研究了不同种类的人工水草对污染物的降解能力，筛选出最佳的人工水草类型，进而得出该最佳人工水草与污染水体的最佳运行比例，最后在山东省齐河县晏黄沟开展了初步应用，探讨出适合我国徒骇河马颊河流域城镇河道修复的人工水草技术，为人工水草技术在我国城镇河道生态修复中的应用提供数据支撑。本文获得的主要研究成果与结论有：首先，通过室内实验对常用的4种人工水草进行筛选，结果显示，阿科曼生态基对COD、氨氮、总氮、总磷的去除率分别为83.1%，61.6%，48.2%，58.1%；超细立体纤维人工水草对COD、氨氮、总氮、总磷的去除率分别为77.1%，47.8%，40.5%，49.0%；细绳状5cm人工水草对COD、氨氮、总氮、总磷的去除率分别为88.6%，63.3%，45.0%，58.5%；细绳状10cm人工水草对COD、氨氮、总氮、总磷的去除率分别为85.5%，69.8%，47.5%，67.4%。综上可知细绳状10cm人工水草对各项污染物的综合去除效果最好，其次为细绳状5cm人工水草，再者是阿科曼生态基，超细立体纤维人工水草对污水的去除效果最差。同时，结合各自的性能和经济成本，本研究选定细绳状10cm人工水草作为进一步的实验材料。其次，对细绳状10cm人工水草的最佳运行比例进行实验研究。本阶段中进行两次实验，实验用水分别为生活污水和人工配制污水。将细绳状10cm人工水草分别裁取成50cm、100cm、150cm、200cm作为实验对象，待其挂膜完成后放置在污水中进行实验。（1）在生活污水实验中，不同比例下的细绳状10cm人工水草对COD的去除率依次为77.6%，78.3%，68.5%，71.1%；对氨氮的去除率依次为71.5%，73.5%，68.6%，60%；对TP的去除率依次为61.3%，57.5%，52.8%和47.6%。（2）在人工配制污水实验中，对COD的去除率依次为87.4%，89.6%，86.5%，86.1%；对氨氮的去除率依次为80.4%，86.9%，83.2%，75.1%；对TP的去除率依次为69.8%，66.6%，55.8%和58.6%。综合两组实验结果选定：污染水体体积为20L时，细绳状10cm人工水草的最佳运行比例为100cm长度。最后，通过实地现场调研了晏黄沟的生态环境及水污染现状，并构造了利用人工水草加强河流净化能力的新型生态浮床装置进行人工水草技术初步实验研究。实验结果显示，对比空白河段，生态浮床装置段对河流污染物的净化效果明显提高。总体来说，生态浮床装置段对COD的净去除率在3.7%~19.63%，对氨氮的净去除率在4.85%~30.79%，具有一定的效果。但由于实验过程中的温度远远低于室内实验期间的温度，生态浮床装置段较短且水体在装置内停留时间较短，再加上河流本身存在的不确定性和不可控因素较多，导致河流实地实验时COD和氨氮的去除效率无法到达实验室内时的去除率，但仍可以看出人工水草技术在城镇河道中对污染水体的净化具有一定的效果和推广前景。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
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