生物栅对景观水体的处理效果及微生物多样性研究

论文摘要

城市生活中,越来越多的城市公园、人工湖泊的出现,带来了城市景观水的污染问题,景观水体的富营养化和水体发臭现象日益加剧,水环境生态系统的破坏给城市居民的生活带来不同程度的影响。针对这一现象,良好的生态修复技术成为当下研究热点。本文通过在巢湖本地进行实地调查分析,利用新型生物栅技术代替传统的生态修复方法,对巢湖市篆池河以及东西环城河的景观水体进行试验研究,通过构建生物栅小试、中试装置研究不同植物在去除景观水体污染物中的差异,考察不同植物的生物栅系统在不同季节条件下对景观水体的净化效果,探讨生物栅系统中微生物多样性与污染物降解效果之间的关系。以期为新型生物栅技术在实际工程应用中对城市景观水体的治理以及生态修复方案选择提供了借鉴。本文的主要内容、方法以及研究成果具体如下:（1）在新型生物栅小试装置试验研究中,以巢湖市环城河为研究对象,利用美人蕉、鸢尾以及组合填料搭建4组生物栅小试装置以及1组空白对照装置。对巢湖市环城河景观水体中的COD、TN、TP、NH3-H,均有较理想的去除效果,测试结果均可达地表Ⅳ类水质标准。在试验中,我们得到试验组对环城河景观水体中COD、TN、TP、NH3-H的去除率可达32.63%53.52%、48.15%83.87%、22.52%75.00%、40.91%88.20%。试验中组合填料对水中的COD、TP、TN、NH3-H去除贡献率分别为:14.47%20.89%、46.47%52.48%、30.76%55.51%、39.53%53.27%。说明填料对生物栅系统的重要性,为水中污染物的去除提供了很大的帮助。小试试验中,从去除效果看,美人蕉生物栅对水中污染物的去除最为有效,且系统对水中COD、TN、TP、NH3-H去除率分别为:53.52%、75.00%、83.87%、88.20%。（2）在新型生物栅中试装置试验研究中,以篆池河为研究对象,采用两种不同生物栅系统:美人蕉生物栅、鸢尾生物栅。研究2组生物栅在不同植物配置、不同季节影响下对篆池河河水的COD、TN、TP、NH3-H的去除效果。结果表明,美人蕉生物栅系统对篆池河河水中COD、TN、TP、NH3-H平均去除率分别为:29.29%、42.63%、41.95%、44.65%;而鸢尾生物栅系统对篆池河河水中COD、TN、TP、NH3-H平均去除率分别为:26.29%、41.19%、37.42%、41.16%。两组生物栅对篆池河河水的净化效果最佳时期都为9月至11月,低温季节12月至次年2月期间对河水的净化效果相对来说较差,2月至3月气温回升以后对河水净化效果有所提高。在不同季节、不同进水浓度的影响下,两组生物栅系统有较好的抗负荷能力,出水水质较为稳定,不过季节对生物栅的影响比较大,冬季的低温条件对生物栅活性有一定抑制作用,导致其去除效率不如其他季节。由于鸢尾自身具有越冬生长的特点而美人蕉没有这种特性,所以在冬季低温条件下鸢尾生物栅对河水的污染物去除效果要优于美人蕉生物栅。但是,总体净化效果最好的还是美人蕉生物栅,对河水中COD、TN、TP、氨氮（NH3-H）的去除率可达56.10%、71.46%、71.79%、71.26%。（3）在填料与根系微生物多样性分析研究中,利用高通量测序技术,结果表明,随着装置运行,系统中填料、根系上微生物菌群的数量、结构、种类一直在发生着变化,但是最终系统中微生物结构、数量都趋于稳定。试验期间微生物的变化与该期间中试装置对污染物去除效果的变化规律基本一致,说明了微生物群落多样性的变化与其对污染物去除效率是相互关联的。期间由于外界环境因素的影响,微生物虽然保持高丰富度但其活性受到抑制,导致期间对污染物的去除效率有明显下降趋势。就系统中菌群多样性来看,不同时期的微生物群落结构存在着显著差异,但试验后期总是趋于稳定。系统填料、根系中微生物均保持有较为相似的代谢功能,表明了在生物栅系统运行期间,微生物通过取适应外界环境的不断变化来保持自身功能的完整性和稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题研究背景
•     1.1.1 我国景观水体富营养化现状
•     1.1.2 景观水体污染形成原因及危害
•   1.2 景观水体净化技术研究进展
•     1.2.1 景观水体物理化学方法
•     1.2.2 景观水体生物处理方法
•     1.2.3 微生物在景观水处理中的研究
•   1.3 生物栅修复技术
•     1.3.1 生物栅的组成
•     1.3.2 生物栅技术研究进展
•   1.4 项目概况
•     1.4.1 区域范围
•     1.4.2 依托项目
•     1.4.3 水体现状
•     1.4.4 存在问题
•   1.5 研究目的与意义
•   1.6 研究目标与内容
•     1.6.1 研究目标
•     1.6.2 研究内容
•   1.7 技术路线
• 第二章 试验材料与方法
•   2.1 试验材料
•     2.1.1 生物栅小试装置试验研究
•     2.1.2 生物栅中试装置试验研究
•   2.2 试验方法
•     2.2.1 生物栅小试装置试验
•     2.2.2 生物栅中试装置试验
• 第三章 生物栅技术对景观水体净化效果的研究
•   3.1 研究目的
•   3.2 实验结果与讨论
•     3.2.1 植物生长状态
•     3.2.2 进水水质
•     3.2.3 试验组对CODCr的去除效果
•     3.2.4 试验组对TP的去除效果
•     3.2.5 试验组对TN的去除效果
• 3-H）的去除效果'>    3.2.6 试验组对氨氮（NH₃-H）的去除效果
•   3.3 本章小结
• 第四章 生物栅对篆池河来水的净化效果研究
•   4.1 生物栅中试的启动
•   4.2 研究目的
•   4.3 中试工程现状
•   4.4 试验结果与讨论
•     4.4.1 对CODCr的净化效果
•     4.4.2 对TP的净化效果
•     4.4.3 对TN的净化效果
• 3-H）的净化效果'>    4.4.4 对氨氮（NH₃-H）的净化效果
•   4.5 本章小结
• 第五章 填料与根系微生物多样性试验研究
•   5.1 研究目的
•   5.2 研究流程及方法
•     5.2.1 研究流程
•     5.2.2 研究方法
•   5.3 生物栅系统填料、根系中微生物菌群多样性分析
•     5.3.1 微生物组样本的OTU划分分析
•     5.3.2 两组生物栅池根系、填料微生物Alpha多样性分析
•     5.3.3 两组生物栅池根系、填料微生物Beta多样性分析
•   5.4 填料与根系中微生物分类组成分析
•     5.4.1 各分类水平的微生物类群数统计
•     5.4.2 样本微生物在门、纲水平上的群落结构分析
•   5.5 菌群代谢功能的预测
•   5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐震

导师: 刘绍根

关键词: 生态修复,景观水体,生物栅,微生物多样性

来源: 安徽建筑大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 安徽建筑大学

基金: “十二五”国家重大水专项“巢湖市城市水环境质量改善研究与综合示范”

分类号: X52;X172

总页数: 82

文件大小: 3400K

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