1、 本科毕业论文 （ 20 届） 耐盐植物人工湿地处理含盐城市污水的研究 所在学院 专业班级 环境科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 目录 目录 摘要 . I Abstract . II 引言 . 1 1 绪论 . 2 1.1我国海水利用现状 . 2 1.2海水利用对环境的影响 . 2 1.3红树林人工湿地简介 . 3 1.3.1 红树林人工湿地的定义 . 3 1.3.2 我国红树林分布情况 . 3 1.3.3 红树林人工湿地净化污水的机理 . 3 1.3.4 生活污水对红树林的影响 . 4 1.4本章小结 . 5 2 材料与方法 . 6 2.1实验思路 . 6
2、 2.2实验材料 . 6 2.2.1实验植物 . 6 2.2.2人工污水的配制 . 7 2.2.3人工海水的配制 . 8 2.2.4秋茄人工湿地的构建 . 8 2.3试验研究方法 . 9 2.4实验仪器 . 9 2.5水 样采集与分析方法 . 9 2.5.1水样的采集 . 9 2.5.2水样分析 . 9 2.5本章小结 .11 3 结果与讨论 . 12 3.1测定时间、天气、水样 PH情况 . 12 3.2水质测定各项目的标准曲线数据图 . 12 3.3各水样水质测定数据及处理 . 13 3.3.1 测定氨氮数据 . 13 3.3.2测定活性磷数据 . 15 3.3.3 测定 COD 数据 .
3、 17 3.3.4测定总氮数据 . 19 本科毕业论文 目录 3.4结果总结 . 21 3.5与相关研究的比较 . 21 3.6实验有待完善方面 . 22 参考文献 . 23 致谢 . 错误 !未定义书签。 本科毕业论文 中文摘要 I 耐盐植物人工湿地处理含盐城市污水的研究 摘要 随着工业和经济的不断发展，淡水资源越来越紧缺，将丰富的海水资源用于生产和生活是我们解决淡水紧缺的最好途径。但是随之产生的问题就是含盐废水的处理。而 红树植物生长于海滩浅滩，对盐度较高水体有一定的适应能力，因此将红树林用于处理含盐废水具有广阔的发展空间。 本实验通过 构建红树植物秋茄人工湿地系统，用来处理不同盐度的生活
4、污水，找到适合秋茄人工湿地处理污水所能承受的最高盐度。在实验中主要配制了人工海水和人工污水混合比为 1： 9、 3： 7、 5： 5的混合水样，经过一个半月的处理，红树林人工湿地系统对氨氮、活性磷、 COD和总氮的平均去除率如下： 1： 9混合比的水样为 79.9%、 97.3%、 79.7%、 89.0%； 3： 7混合比的水样为 74.1%、 98.0%、62.2%、 85.9%； 5： 5混合比的水样为 73.6%、 96.0%、 3.3%、 83.5%。实验显示，在为期一个半月的污水处理过程中，溶解物去除效率随着盐度的增加而下降，在人工海水所占比例从 10%上升到 50%的过程中，氨氮
5、、活性磷、 COD和总氮的去除百分比分别由 79.9%、 97.3%、 79.7%、 89.0%下降至 73.6%、96.0%、 3.3%、 83.5%。从实验的最后结果我们可以得知盐度的不断增加对 COD去除影响最为明显，对于氨氮、活性磷和总氮的去除也有一定影响，但是相对于 COD来说，变化较小。这些结果显示，红树植物湿地处理系统在有效处理城市污水，即使是高盐度污水方面有着广阔前景。秋茄人工湿地处理人工海水和人工污水混合比为 1:9的污水效果最好。 关键词 红树林；秋茄；人工湿地；生活污水 本科毕业论文 英文摘要 II The research of salt-tolerant plant
6、artificial wetland treatment of municipal wastewater containing salt AbstractWith the sustained development of industry and economy, freshwater resource shortage has become increasingly acute . The best way to solve this problem is making full advantage of seawater resources in industry and daily li
7、fe, which, though their treatment of wastewater with high salinity still remains a problem. Therefore, mangroves, growing in the shallow beach and with strong adaptability to high salinity water, have great developing potential to the treatment of wastewater with high salinity. In this study, by con
8、structing Candel mangrove wetland system to deal with different salinity sewage, to find Candel wetland sewage treatment can withstand the highest salinity.In the experiment, the water samples were treated in month-and-a half, which consisted of artificial seawater and wastewater with the ratio of 1
9、:9, 3:7, 5:5.And the average removal rates of ammonia, reactive phosphorus, COD and total nitrogen by mangrove wetland economy as follow： 79.9%, 97.3%, 79.7%, 89.0% in the ratio of 9:1 treatment; 74.1%, 98.0%, 62.2%, 85.9% in the ratio of 3： 7 treatment, 73.6%, 96.0%, 3.3%, 83.5% in the ratio of 5：
10、5 treatment.The experiment showed that after a half month treatment of wastewater, the removal efficiency decreased with the increasing salinity. Removal rates of ammonia, reactive phosphorus, COD and total nitrogen dropped from 79.9%、 97.3%、 79.7%、 89.0% in the 10% seawater treatment to 73.6%、 96.0
11、%、 3.3%、 83.5% in the 50% seawater treatment.The final results showed that the increaseing salinity have the most obvious effects on COD removal， for ammonia nitrogen, phosphorus and total nitrogen removal activity has some impact, but relative to the COD, it changed little.These results suggest tha
12、t mangrove wetland treatment system in the effective treatment of municipal sewage, even the high salinity water has a broad prospect. Candel constructed wetland wastewater artificial seawater and artificial wastewater mixed ratio of 1:9 was the best. Key wordsMangroves; candel; constructed wetland;
13、 domestic sewage 本科毕业论文 引言 1 引言红树林 （ Mangrove） 指生长在热带、亚热带低能海岸潮间带上部，受周期性潮水浸淹，以红树植物为主题的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本生物群落。它生长于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩，是陆地向海洋过度的特殊生态系统。 红树林湿地系统不仅具有在林业、造纸、制药、养殖、旅游等方面有较高的经济价值，并且具有巨大的生态功能价值，例如能对大气化学成分进行调节，保持 CO2和 O2的平衡；水文调节，调节水文循环过程， 为人类生产生活提供用水并储存和保持大量水源，湿地素有“大地之肾”之称，红树林也同样具有此项功能；能对海岸进行保护，保持生态系统
14、中的土壤养分，防止土壤遭受侵蚀的功能；具有防风固土的效果，被称为海岸的“防护卫士”，为沿海居民的生产、生活提供防护和保障；对水体进行净化，对于排入其中的污染物质具有分解、处理和解除毒性的功能，并且红树林具有丰富的物种，具有吸收、降解、吸附各种污染物的功能，对排入其中的污水具有很强的净化功能。 表 1.1 中国红树林生态系统价值评估特征值 1） 1 Table1.1The evaluation eigenvalues of mangrove ecosystems in China 参与估算群落 面积 /% 0-30cm表土 NPK/% 群落持留NPK 量 年生长量 年 C量 2） 年 O2 释放
15、量 年凋落 年材积生长量 秋茄群落 31.4 2.39 0.147 24.27 11.14 29.69 9.21 6.61 红海榄群落 33.2 0.54 0.0095 16.14 7.99 21.29 6.31 1.79 海莲群落 35.4 1.30 0.153 30.23 14.73 39.29 12.55 4.85 面积权重平均值 100 1.39 0.132 23.78 11.35 30.29 9.42 4.39 1）单位为 t hm- 2 a- 1;2) 对个别未测值统计学补充后的计算结果 目前国内对红树林湿地净化污水的研究也比较多，主要集中在生活污水对红树林湿地系统的影响和红树林湿
16、地系统对各种污染物质的净化效果，但是不同盐度对红树林湿地系统净化效果的影响则研究较少。本实验研究的方向就是不同盐度对秋茄人工湿地系统净化污水的影响研究，找到适合秋茄人工湿地系统净化生活污水的最高盐度，为沿海城市处理海 水直接利用后产生的生活污水提供相关数据。 本科毕业论文 绪论 2 1 绪论 1.1我国海水利用现状 我国有 18000余 Km的海岸线，拥有渤海、黄海、东海和南海，海洋面积约 600万立方米，是个海洋大国，我们具有巨大的海水资源。而我国东部沿海地区正是我国经济最发达的地区，需要的水量也相对较大，因此将海水用于工业生产和大生活用水是我国解决淡水资源紧缺的必经之路。 海水利用技术主要
17、为海水淡化、海水直接利用、海水化学元素提取。在半个世纪的发展中，海水利用已经成为发达国家一项规模较大的产业。我国的东部拥有一条 18000余千米的海岸线，是一个海洋 大国，但是我国海水利用产业发展落后，技术水平也相对较低，因此在海水利用方面，我国还有巨大的发展潜力。 海水淡化主要是通过各种技术从海水中获取淡水的过程。 海水淡化技术中使用最多的是蒸馏法和膜法（反渗透法）。 海水化学元素提取是指从海水中提取化学元素及其深加工技术。主要包括：海水制盐以及提取钾、溴、镁、锂及铀等化学元素。国外海水提取高纯镁砂，海水提取溴素已得到产业化应用并积极开展从海水中提碘、提铀和提锂等技术研究。目前，全世界每年从
18、海洋中提取海盐 6000万吨、高纯镁砂 260万吨余、溴素 50万吨 2。 目前海水的直接利用在以下两个方面运用比较广泛：在工业上，主要是作为工业冷却水使用，在生活上作为大生活用水。大生活用海水，就是将海水作为城市生活用水 (主要用海水冲厕 )。据统计，把海水作为大生活用水可节约 35%左右的城市生活用水，具有重要的社会效益和经济效益，应用前景广阔 3。我国香港地区在 20世纪 50年代末开始大规模应用海水冲厕技术，目前已有 80%以上的人口在采用海水冲厕 2。 1.2海水利用对环境的影响 海水在进行淡化后使用所产生的污水和淡水使用后所产生的污水在处理上不存在差别，在处理此类污水时 按照常规的
19、污水处理技术进行处理即可。 作为冷却水使用的海水在直接排入海洋后，会对海水温度造成影响，使海水温度增加，会直接或间接地对海水的物理化学性质造成改变。如水中的溶解氧下降，生物会因为缺氧而死亡。 大生活用海水排放主要有两种方式：一是排入城市污水处理系统，经过处理后排放入海；二是直接排放入海，其对海洋环境的影响程度因排放方式而异。大生活用海水经过处理后再排放入海，其对海洋环境的影响则同普通污水一样，甚至会略小 (因其盐度较高 )。但由于海水盐度较高，排入城市污本科毕业论文 绪论 3 水处理系统后，普通的污水生化处理系统会受到影响， 处理系统中的生物会因为适应不了高盐度的污水而死亡，破坏处理系统的处理
20、能力 3，所以如何处理好含盐生活污水已经越来越受到国内外专家的关注。而直接排入海洋，会因为污水中含有各种化学成分而影响海洋中的化学组成和化学性质，造成海洋化学失去平衡。特别是 N、 P含量较高的生活污水在直接排入海洋后，会引起海洋的富营养化，引起赤潮等。 1.3红树林人工湿地简介 1.3.1 红树林人工湿地的定义 红树林是指热带海岸潮间带的木本植物群落 ， 但是 ， 由于温暖洋流的影响 ， 有的可以分布到亚热带 ， 有的因潮汐的影响 ， 在最高潮边缘具有水陆两栖现 象。红树林中生长的木本植物叫红树植物 ， 其它草本植物或藤本植物 ， 列入红树林伴生植物 4。 人工湿地是一种人工建造和监督控制的
21、与自然湿地相类似的地面，是人为地将石、砂、土壤等一种或几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。人工湿地污水处理系统源于对自然湿地的模拟，利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。污水流经床体表面和床体填料缝隙时，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用使污水得到高效净化处理 5。 1.3.2 我国红树林分布情况 表 1.2 中国红树林现有分布面积及其树种分配值 1 Table1.2Existing distribution area and tree distribution value of mangrove in C
22、hina 地区 澳门 香港 浙江 台湾 福建 广东 广西 海南 总计 现有面积 /hm2 1 85 8 120 260 3813 4523 4836 13646 树种 秋茄 红海榄 海莲 理论计算面积 /hm2 4287 4523 4836 13646 面积权重 /% 31.4 33.2 35.4 100 1.3.3 红树林人工湿地净化污水的机理 长期生活在各种重金属污染环境中的红树植物表现出了一定的抗性 ， 各种抗性保证了植株在不利环境中顺利完成其生活史 6。一般人工湿地是由人工基质、水生植物和微生物组成。他们相互联系 ，互为因果 ， 形成一个系统 7。而红树林人工湿地是将人工湿地的中的植物
23、定为红树植物来进行研究。 1.3.3.1 基质的作用 人工湿地所采用的基质即填料一般为砂、土壤、粒石等，主要用于构成湿地的滤床，是承载植物的媒介，是湿地构成中最基本的部分。它可以为微 生物的生长提供稳定的依附表面 ， 为水生植物提供载体和营养物质 ， 还可以通过离子交换、专性与非专性吸附、螯合作用、沉降反应等去除水体中的污本科毕业论文 绪论 4 染物，从而净化水体 89。李玫、廖宝文、刘金苓 10等通过实验证明红树林植物无瓣海桑模拟湿地系统对重金属 Cd 的净化效果显著，主要存留在土壤子系统中 (约 90%)。 1.3.3.2 植物的作用 人工湿地中的植物主要通过吸收、吸附、富集、输氧，和微生
24、物的协同等作用来净化水体。植物在生长过程中会从水体中吸收大量的无机氮、磷等营养物质。还会通过吸附、富集一些有毒有害物质，如重金 属铅、镉、汞等。 湿地植物的根系区域为微生物的生存和营养物质的降解提供了必要的场所 11。 Armstrong12等发现 ， 湿地中生长的芦苇、香蒲等湿生植物的根系有强大的输氧功能 ， 将空气中的氧气通过植物体的疏导组织直接输送到根部。在整个湿地低溶氧的环境下 ， 湿地植物的根区附近能形成局部富氧区域 ， 利于好氧菌的生长代谢净化污水。红树植物的根系具有发达的通气组织 ， 氧的输入速率往往超过根系生命活动的实际需求 ， 结果使氧气往根外扩散 。 1.3.3.3 微生物
25、的作用 人工湿地系统中的主要微生物包括细菌、真菌和放线菌等。人工 湿地处理系统中微生物和自然化学的净化作用占到系统约 90%，而且人工湿地中由于植物根系能存着常规水处理系统所不存在的微生物 13。湿地中的微生物通过硝化、反硝化等过程去除水体中的氮。难降解含氮有机物在进入表面流人工湿地以后会最终沉淀于水层底部，被腐殖层和土壤中的微生物通过氨化作用（ ammonification）降解成为氨态氮又返回水体之中，少量难降解含氮有机物逐渐稳定、沉积成为新的湿地土壤 14。微生物也可以通过积累作用去除水中的 P15。还有研究认为，在人工湿地中微生物对复杂的含磷化合物降解的过程中， 通过生成磷酸盐供植物吸
26、收、基质吸附达到除磷效果 6。 1.3.4 生活污水对红树林的影响 生活污水中含有大量的植物营养素 N、 P，国内有较多的研究者对此进行了研究。如 章金鸿 16等研究了红树林湿地对榨糖废水中 N、 P的吸收和净化的可能性，研究表明榨糖废水的排入，能促进红树林湿地系统吸收营养物质；红树林湿地对废水中的营养物质和有机碎屑具有明显的网罗作用，从而在一定程度上降低了废水中的营养物质的含量 ,起到了净化榨糖废水的作用。红树林湿地中土壤和红树植物通过吸收废水中的 N、 P 等营养物，把环境中的 N、 P固定在植物体 内和土壤中。这样就相应减少了流入到海岸带水体中的 N、 P等营养物质的含量，因而具有净化废
27、水中营养物质和有机物的巨大潜力。黄立南，蓝崇钰等 17研究发现生活污水排放对红树林土壤 PH与电导率、磷素没有明显影响，同样，两样带之间优势红树林植物 ( 桐花、秋茄 )叶片的总有机碳、总氮和总磷的含量很相似，污水排放并没有导致其营养物水平发生任何明显的变化。李玫、章金鸿等 18生活污水对红树林植物秋茄、桐花树、白骨壤的生长 (包括树高、茎径和生物量的年增长量以及年净生产力 )有促进作用，同时使秋茄、桐花树的年凋落物量增加而白骨 壤的年凋落物量减少。 本科毕业论文 绪论 5 1.4本章小结 我国海水资源丰富，把海水利用起来以减轻淡水资源日益紧缺的现状意义重大。但是海水利用产生的污水带来了新的问题 ， 它与淡水使用后产生的污水有一定差别 ， 特别是海水利用后的污水盐度比较大。而红树林湿地系统是处在海水与陆地的交界处 ， 适应盐度较高的水 ， 并且红树林湿地系统在水体净化方面效果显著 。 因此利用红树林湿地系统处理含盐城市生活污水具有很大的发展前景。
