微污染飲用水源人工濕地預(yù)處理效能與作用機(jī)理研究.pdf_第1頁(yè)
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1、近年來(lái),由于水環(huán)境污染日益嚴(yán)重,水源地水質(zhì)惡化,現(xiàn)有常規(guī)飲用水處理工藝難以適應(yīng)當(dāng)前飲用水水質(zhì)狀況。因此,尋找一種高效、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的微污染飲用水源預(yù)處理技術(shù)就十分必要。為此,本研究以濟(jì)南玉清湖水庫(kù)為依托,分別采用水平流人工濕地系統(tǒng)、上下折流人工濕地系統(tǒng)和表流人工濕地系統(tǒng)對(duì)沉砂后的微污染黃河水進(jìn)行了預(yù)處理試驗(yàn),對(duì)微污染飲用水源人工濕地預(yù)處理效能與作用機(jī)理展開(kāi)了研究。
  經(jīng)預(yù)處理效能試驗(yàn)研究表明:水平流人工濕地系統(tǒng)對(duì) COD,TP,T

2、N和NH4+-N平均去除率分別為49.55%,49.36%,52.81%和48.36%;上下折流人工濕地系統(tǒng)對(duì) COD,TP,TN和NH4+-N平均去除率分別為55.87%,50.42%,58.74%,和55.74%;表流人工濕地系統(tǒng)對(duì) COD,TP,TN和NH4+-N平均去除率分別為38.27%,41.69%,45.80%和39.86%。上下折流人工濕地處理效果最佳,其次是水平流人工濕地,表流人工濕地處理效果最差。
  通過(guò)對(duì)人

3、工濕地處理系統(tǒng)影響因素分析表明:進(jìn)水流量的控制非常關(guān)鍵,適宜的進(jìn)水流量處理效果最佳;季節(jié)溫度與處理效果密切相關(guān),處理效果總的趨勢(shì)為夏季優(yōu)于秋季,秋季優(yōu)于春季,冬季最差;從試驗(yàn)期間進(jìn)水污染物濃度來(lái)看,系統(tǒng)對(duì)污染物去除量隨進(jìn)水污染物濃度的增加而增加,沒(méi)有出現(xiàn)明顯的偏離。這表明在玉清湖水庫(kù)現(xiàn)有的進(jìn)水污染物濃度條件下,對(duì)濕地系統(tǒng)不會(huì)存在污染負(fù)荷過(guò)重的威脅,也說(shuō)明系統(tǒng)仍有承載更大污染負(fù)荷的潛力;同時(shí),根據(jù)不同污染物的降解情況,構(gòu)建了三套人工濕地系

4、統(tǒng)的一級(jí)動(dòng)力學(xué)降解模型。
  通過(guò)對(duì)人工濕地沿程及不同高度的污染物濃度變化試驗(yàn)分析表明,人工濕地系統(tǒng)對(duì)污染物的降解是沿人工濕地水流方向逐漸降低的,污染物主要在前部去除的,潛流人工濕地床體上部對(duì)污染物去除效果更好。
  通過(guò)對(duì)濕地植物與基質(zhì)作用研究表明:一方面,植物通過(guò)吸收直接去除氮、磷,而且在生長(zhǎng)季節(jié)作用更明顯,另一方面植物根系可以過(guò)濾、截留去除水中污染物,并為微生物提供附著表面,從而發(fā)揮了微生物的降解作用,這在人工濕地系統(tǒng)

5、起重要的作用;在植物作用分析中我們還看到在床體前部植物生長(zhǎng)效果略好于后部,對(duì)氮、磷吸收也略高于后部,這正與濕地系統(tǒng)對(duì)污染物的降解是沿人工濕地水流方向逐漸降低相吻合。人工濕地基質(zhì)能夠吸附水中一定的污染物質(zhì),而且,成熟基質(zhì)表面布滿了各種類型微生物。試驗(yàn)表明基質(zhì)具有很強(qiáng)的污染物降解能力,對(duì)水中污染物的去除發(fā)揮重要作用。
  采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)—變性梯度凝膠電泳(Polymerse Chain Reaction-Denaturing Gr

6、adient Gel Electrophoresis, PCR-DGGE)考察了三套人工濕地系統(tǒng)生物學(xué)特性,結(jié)果表明不同類型的人工濕地系統(tǒng)對(duì)微生物種群結(jié)構(gòu)和分布具有顯著影響。同時(shí),也揭示了在人工濕地系統(tǒng)中微生物的群落結(jié)構(gòu)沿水流方向的變化規(guī)律。在上下折流式人工濕地系統(tǒng)中,優(yōu)勢(shì)菌群由系統(tǒng)前端的Vogesella屬和Microvirgula屬演變成后端的Rhodoferax屬和Fulvimonas屬;在水平流人工濕地系統(tǒng)中,優(yōu)勢(shì)菌群由系統(tǒng)前端

7、的Cetobacterium屬和Thermofilum屬演變成后端的Sulfuricurvum屬和Xylophilus屬;在表流人工濕地系統(tǒng)中,優(yōu)勢(shì)菌群由系統(tǒng)前端的Fulvimonas屬演變成后端的Salinisphaera屬。
  通過(guò)對(duì)三套人工濕地系統(tǒng)中細(xì)菌的分離、純化和篩選得到5株具有聚磷性能的菌株、6株具有硝化性能的菌株和6株具有反硝化性能的菌株。通過(guò)16SrDNA測(cè)序,得到了篩選出來(lái)的17株細(xì)菌的DNA全序列,并在Gen

8、Bank中進(jìn)行了相似性檢索,結(jié)果表明:篩選得到的17株細(xì)菌分別屬于Bacillus屬和Delftia屬。說(shuō)明這兩個(gè)菌屬的細(xì)菌在三套人工濕地系統(tǒng)中是普遍存在的,并對(duì)污染物去除起著重要作用。
  對(duì)試驗(yàn)的上下折流人工濕地系統(tǒng)、表流人工濕地系統(tǒng)以日均進(jìn)水量2m3,運(yùn)行周期20年為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。結(jié)果表明:上下折流人工濕地建設(shè)投資為2076.73元,運(yùn)行成本為0.05元/t;而表流人工濕地建設(shè)投資為2365.01元,運(yùn)行成本為0.05元/

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