种植应用中生物技术论文提纲

论文题目：污染物在铝污泥雨水生物滞留系统中去除迁移特性

摘要：雨水径流中所携带的污染物会对水生态系统以及水环境产生严重的影响。给水厂剩余铝污泥对磷等多种径流污染物具有很强吸附性,将铝污泥用作生物滞留系统填料以去除雨水径流中的污染物,具有实用性和经济性,这不仅发挥了铝污泥对水体污染物优良的吸附和滞留作用,同时这也是对铝污泥的一种资源化利用。铝污泥基质生物滞留系统是一种极具应用前景的雨水管理技术。本课题首先对典型水厂的铝污泥性质进行了检测,通过XRD、XRF、BET等方法探讨了其组分和内部结构特征,确定了铝污泥成分、内部孔隙率和孔径分布以及其比表面积等物理特性。同时在25oC的条件下对铝污泥吸附磷的性能进行了等温吸附试验,以探究铝污泥对磷的吸附特征。铝污泥改良雨水生物滞留系统试验通过设置两组滞留系统模拟柱,分别装砂土和添加质量分数为10%的铝污泥砂土两种填料,通过监测生物滞留系统内不同填料层出水污染物浓度指标的变化情况,更直观的了解污染物在生物滞留系统中的去除和迁移。另外设计四套生物滞留模拟箱装置,分别考察了砂土基质和砂土铝污泥基质生物滞留系统在有无种植植物的条件下对污染物的去除状况,以了解生物滞留系统中植物对污染物去除的影响。通过一系列试验得到以下结论。（1）铝污泥的XRF分析表明试验所取铝污泥中铝铁含量较高（Al、Fe的含量分别为6.74%和15.9%）,P的本底值很底,仅占0.0691%,铝污泥比面积为126.44m~2/g,平均孔径为5.02 nm,内部孔隙主要以介孔为主。铝污泥对P饱和吸附量为19.01mg/g。铝污泥对磷具有优秀的吸附去除能力,其吸附量和吸附亲和力均优于一般雨水生物滞留填料。（2）铝污泥改良后的生物滞留系统在整个运行阶段均表现出持续、高效的除磷能力,在试验期间,进水磷浓度为3.0-7.0mg/L,进水总量约2600L,从距填料层上端20cm处开始,出水TP浓度基本能保持在0.01-0.04mg/L之间,上端20cm填料层处对TP的平均去除率已达到95%左右。相比之下砂土基质生物滞留系统对P的吸附能力显得不足,试验开始后填料由上往下对P的吸附逐渐饱和。可见,使用20cm厚砂土铝污泥基质可以达到理想的TP去除效果（3）生物滞留系统对雨水径流的NH4+-N去除机理主要有填料吸附,硝酸菌的硝化作用和植物的吸收作用等,在本试验中,生物滞留系统通过硝化作用对NH4+-N的去除所占的比例在22.5%-30%之间。砂土和砂土铝污泥两组生物滞留系统进水流经填料后,从距填料层上端20cm处径流内NH4+-N基本被完全去除,最终,砂土基质生物滞留系统对NH4+-N的平均去除率为98.8%,稍高于砂土铝污泥系统的94.4%。砂土生物滞留系统和砂土铝污泥生物滞留系统对NO3--N的平均去除率分别为27%和24.9%。系统对NO3--N的去除效果较差,效果不稳定,其浓度的减小主要发生在生物滞留模拟柱的下部40-60cm处。两生物滞留系统对TN的去除率也相对较低,在27.8-39.5%之间,从试验结果看,由于填料粒径的关系,与砂土生物滞留系统相比,铝污泥的加入并没有对TN的去除起到明显的积极作用。（4）试验进水COD浓度为140-200mg/L,随着填料深度的增加COD的去除率随之增大。两种生物滞留系统种植土层对COD的去除率均在15%上下,砂土铝污泥填料和砂土填料生物滞留系统生物滞留系统底部的取水口处两系统的最终出水COD平均浓度分别为38.6mg/L与17.1mg/L,平均COD去除率分别达到78.7%与90.5%,可见砂土填料生物滞留系统对COD的去除效果优于砂土铝污泥生物滞留系统。与砂土生物滞留系统相比,铝污泥的加入同样没有对COD的去除起到明显的积极作用。（5）在实际应用中,使用20cm厚砂土铝污泥填料可以达到理想的TP去除效果。但从TN和COD去除的角度考虑,填料层越深去除效率越高。同时,由于粒径的影响,在砂土填料中添加铝污泥可能导致COD、TN去除率稍微降低。（6）生物滞留模拟箱模拟结果表明,砂土铝污泥基质生物滞留系统,种植植物后种植土层对TP的平均去除率提高6%左右,对于最终出水,两者相差不明显,这是因为砂土铝污泥对TP的吸附固定能力强且稳定。对砂土生物滞留系统来说,不种植物与种植植物后种植土层对TP的平均去除率同样提高6%左右,对于最终出水,与不种植物砂土生物滞留系统相比,最终出水TP去除率提高4%左右。（7）砂土铝污泥生物滞留系统和砂土生物滞留系统种植植物后种植土层对NH4+-N平均去除率提高5%-10%左右,但砂土铝污泥系统的最终出水NH4+-N去除率的提高不足1%,砂土系统最终出水NH4+-N去除率的提高2%左右,可见种植植物在种植土层对NH4+-N的最终去除率有小幅度提高作用,但对最终出水的强化作用不明显。两系统中,种植植物后种植土层对NO3--N平均去除率均提高3%左右,最终出水砂土铝污泥生物滞留系统对NO3--N去除率的提高1%左右,砂土生物滞留系统提高2%左右。对两生物滞留系统,种植植物后种植土层和最终出水对TN平均去除率均提高5%左右,可见,植物对TN的去除增强5%左右。（8）进水COD浓度为140-220 mg/L,砂土铝污泥系统在不种植植物的情况下,种植土层COD平均去除率为11.0%,种植植物时,种植土层COD平均去除率为15.4%,无植物时,底部系统COD平均出平均去除率为70.6%,种植植物时,系统底部COD平均去除率为75%,可见砂土铝污泥系统中,种植植物后种植土层和最终出水对COD平均去除率提高5%左右。砂土生物滞留系统种植植物后种植土层和最终出水对COD平均去除率均也提高5%左右。种植植物后生物滞留系统对COD平均去除率均提高5%左右。（9）植物、微生物和基质在生物滞留中相互协同去除磷和其他污染物,植物在生物滞留系统中是不可或缺的部分,生物滞留系统中的植物不止有美化作用,还对雨水中各种污染物均有不同程度的促进作用。

关键词：生物滞留系统;铝污泥;植物;磷

学科专业：建筑与土木工程（市政工程方向）（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 水体污染物的现状分析

1.2.1 水体中磷的来源与处理现状

1.2.2 磷资源危机

1.2.3 水体其他污染物

1.3 雨水生物滞留系统的发展进程

1.3.1 LID技术

1.3.2 雨水生物滞留系统的发展

1.3.3 生物滞留系统的构造

1.4 雨水生物滞留系统去除水体污染物的研究进展

1.4.1 生物滞留系统对水体中污染物的去除现状

1.4.2 生物滞留系统的改进

1.4.3 数学模型的应用

1.5 铝污泥的特性

1.5.1 铝污泥处理的现状

1.5.2 铝污泥的特性与资源化利用

1.5.3 铝污泥的风险评估

1.6 研究内容与技术路线

1.6.1 研究目的

1.6.2 研究内容

1.6.3 技术路线

第2章 试验材料、设计与方法

2.1 试验材料

2.2 试验药品与试验废水配制

2.3 水质检测与试验仪器

2.4 试验装置设计

2.5 试验方法

2.5.1 铝污泥的性质探究

2.5.2 两种填料粒径筛分

2.5.3 两种填料的渗透系数测定

2.5.4 系统不同填料深度除污效果

2.5.5 生物滞留系统中植物的作用

2.5.6 模拟装置的运行

第3章 铝污泥的性质分析和静态磷吸附试验

3.1 铝污泥性质检测结果

3.2 吸附实验材料与方法

3.2.1 试验材料与试验配水

3.2.2 静态吸附试验过程

3.3 静态吸附试验结果分析

3.4 铝污泥对磷酸根的吸附等温模型

3.4.1 Langmuir模型的模拟

3.4.2 Freundlich模型的模拟

3.5 本章小结

第4章 不同填料生物滞留系统除污效果

4.1 生物滞留系统不同填料深度除P效果分析

4.2 生物滞留系统不同填料深度除N效果分析

4.2.1 生物滞留系统不同填料深度除NH4+-N效果分析

4.2.2 生物滞留系统不同填料深度除NO3--N效果分析

4.2.3 生物滞留系统不同填料深度除TN效果分析

4.3 生物滞留系统不同填料深度除COD效果分析

4.4 本章小结

第5章 生物滞留系统中植物对污染物去除的影响

5.1 生物滞留系统植物对除P去除效果的影响

5.2 生物滞留系统植物对N去除效果的影响

5.2.1 生物滞留系统植物对NH4+-N去除效果的影响

5.2.2 生物滞留系统植物对NO3--N去除效果的影响

5.2.3 生物滞留系统植物对TN去除效果的影响

5.3 生物滞留系统植物对除COD去除效果的影响

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢