生态袋护坡与生态浮岛组合技术修复污染水体的研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:WRYJL2001
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当前,我国乡村水系岸坡硬质化、水体富营养化,严重破坏了水系生态环境。本文从修复乡村污染水体出发,选取并对比了鸡蛋壳、牡蛎壳、贻贝壳和陶粒等材料对磷的吸附去除效果,最终比选确定最优的除磷基质及其最佳添加量。然后以传统生态袋护坡为基础,以稻草等农业废弃物作为强化微生物附着的载体,以牡蛎壳作为生态袋强化除磷的基质,提出一种与乡村环境相适应的新型生态袋护坡技术。同时,为了强化水体修复功能,构建了一种利用牡蛎壳强化磷吸附,以水生动植物和微生物为主要食物链,具有立体分区构造的新型组合生态浮岛。在此基础上,本论文开展了生态袋护坡与生态浮岛组合技术的实验室小试与现场中试(常熟沉海圩湿地公园与南京溧水涧东村),主要研究结果如下:(1)除磷基质比选研究发现,基质粒径、基质种类、基质添加量、磷浓度4种因素中,基质种类对磷去除效果的影响最大。除磷效果较好的基质为牡蛎壳,牡蛎壳最佳添加量为50 g/L污水,因此,选取牡蛎壳添加至生态袋中强化生态袋的除磷效果。(2)强化脱氮生态袋试验中,载体组的净水效果均比无载体组更优,载体组中稻草组生态袋净化效果最佳,稻草更适合作为脱氮菌群的载体。添加了不同脱氮菌群附着载体的生态袋稳定运行期间,载体组较无载体组对COD、TN、NH4+-N、TP平均去除率分别提高7.5%、8.2%、8.5%、6.7%,其中稻草组对COD、TN、NH4+-N、TP的平均去除率最高,分别为63.8%、82.7%、78.4%、65.1%。(3)微生物高通量测序结果显示:玉米芯组、稻草组、丝瓜络组的微生物群落多样性指数chao1分别比空白组提高了13.9%、10.2%、20.2%,这和载体组对污染物的去除效果相吻合。在属水平上,四种生态袋均检测到利于净水的假单胞菌属Pseudomonas、固氮弧菌属Azoarcus。从门水平样品聚类分析发现:稻草组的优势菌种含硝化螺旋菌门Nitrospirae,该菌门对去除TN、NH4+-N贡献较高,此结果与稻草组生态袋对TN、NH4+-N处理效果相符。(4)新型浮岛净化效果显著优于普通浮岛,新型浮岛中的人工纤维填料促进了微生物富集,强化了污染物的去除效果。浮岛稳定运行阶段,新型浮岛对COD、TP、TN、NH4+-N的平均去除率分别较普通浮岛提高15.6%、13.2%、8.5%、14.4%。高通量测序结果显示,填料中的优势菌门为Proteobacteria,利于污染物的去除。菌属中含Paracoccus、Hydrogenophaga好氧反硝化菌,利于氮素的去除,这与新型浮岛对TN、NH4+-N效果高于普通浮岛结果相似。(5)生态袋护坡与生态浮岛组合技术在实验室小试和示范地中试均取得较好的净化效果。实验室试验期间,生态袋护坡与生态浮岛组合技术对COD、TP、TN、NH4+-N的平均去除率分别为71.4%、64.3%、73.3%、71.4%,净水效率优良。现场中试期间,沉海圩水质整体得到提升,从原来的地表劣V类水提升到V类水体。涧东村水体改善明显,氨氮浓度达到II类水标准。生态袋护坡与生态浮岛的有机结合可以实现两种技术的优势互补,在乡村水系治理方面具有很好的应用前景。
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