發(fā)布時(shí)間：2020-05-24 23:00

【摘要】：人工濕地是水生態(tài)修復(fù)工程中最重要的方式之一,其中帶有數(shù)層基質(zhì)的潛流人工濕地去污效果最好,且無(wú)臭氣及蚊蠅滋生之虞�；�質(zhì)是潛流濕地的關(guān)鍵所在,本文采用生物碳替代傳統(tǒng)基質(zhì)材料砂礫,研究了水葫蘆生物碳、旱傘竹生物碳和廢木料生物碳三種基質(zhì)潛流人工濕地去除氨氮的效果,并進(jìn)行了室內(nèi)模擬和野外試驗(yàn)。研究結(jié)果可為構(gòu)建新型高效生物碳人工濕地提供重要參數(shù),對(duì)于黑臭水體治理、農(nóng)業(yè)面源污染治理、農(nóng)村零散生活污水治理、飲用水源地保護(hù)等水環(huán)境工程具有實(shí)際意義,為水安全提供重要技術(shù)保障。研究?jī)?nèi)容包括:通過(guò)物化表征對(duì)比分析生物質(zhì)類型、熱解溫度對(duì)生物碳的碳化特征、表面官能團(tuán)及微結(jié)構(gòu)的影響;進(jìn)行氨氮的等溫吸附和吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn),分析生物碳對(duì)氨氮的吸附機(jī)理;進(jìn)行生物碳基質(zhì)微生物培養(yǎng),探究不同生物碳對(duì)濕地基質(zhì)影響;構(gòu)建室內(nèi)模擬人工濕地生物碳基質(zhì)實(shí)驗(yàn)柱裝置,研究生物碳混合基質(zhì)對(duì)氨氮的去除效果;建立生物碳基質(zhì)人工濕地示范工程。主要結(jié)果如下:(1)隨熱解溫度的升高,同種原材料生物碳產(chǎn)率降低、pH值和比表面積增大,而水葫蘆生物碳平均孔徑隨溫度上升而增大(從4.759 nm上升至5.798 nm),旱傘竹生物碳反之(從5.392nm下降至4.598nm);W950(W表示廢棄木料生物碳、S代表水葫蘆生物碳、H代表旱傘竹生物碳,后綴數(shù)字表述制備溫度,下同)雖制備溫度較高但受組分中木質(zhì)素等含量高的影響,比表面積和平均孔徑均不大。(2)供試生物碳對(duì)氨氮的吸附等溫吸附線更符合Langmuir模型,對(duì)氨氮最大吸附容量(mg/g)分別為:2.962(W950)、2.929(S300)、3.538(S500)、3.436(H300)、2.811(H500),吸附動(dòng)力學(xué)模式為準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,生物碳對(duì)氨氮的吸附動(dòng)力主要受化學(xué)作用的控制,對(duì)氨氮最佳去除條件弱酸性(pH=6-7)。(3)生物碳的添加有利于基質(zhì)中微生物的生長(zhǎng),為微生物的生長(zhǎng)提供了載體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),該有益作用水葫蘆生物碳S旱傘竹生物碳H廢棄木料生物碳W;受生物碳材料性能、吸附能力和微生物作用共同影響,總體室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)混合基質(zhì)對(duì)氨氮的去除效果為H300H500AS500W950S300。(4)生物碳基質(zhì)人工濕地初步運(yùn)行結(jié)果顯示:生物碳的加入對(duì)人工濕地pH影響很小;在進(jìn)水氨氮濃度較低的情況下,生物碳基質(zhì)潛流人工濕地對(duì)氨氮去除效果不明顯(第一級(jí)去除率最高為12.0%),原因推測(cè)是進(jìn)水氮氨化作用較為強(qiáng)烈影響,生成的氨氮數(shù)量較多;三級(jí)濕地出水最終氨氮去除率最高為51.0%,一級(jí)和三級(jí)濕地總氮去除率最高為92.3%、73.1%,總磷去除率最高為70.2%、80.7%(COD_(Cr)含量10mg/L時(shí),去除率最高可達(dá)94.9%)。研究表明生物碳的加入提高了基質(zhì)的吸附能力,促進(jìn)了基質(zhì)微生物的生長(zhǎng),提升了人工濕地的物理、化學(xué)及微生物各方面作用,從而能強(qiáng)化了人工濕地對(duì)污染物的去除效果,且其抗沖擊負(fù)荷的能力也得到了提升。
【圖文】：

a水葫蘆生物碳、旱傘竹生物碳碾碎后樣貌

b廢棄木料生物碳樣貌
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2679131