过氧化氢化学增氧型人工湿地除污特性研究

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人工湿地是模拟自然湿地环境而建立的一种人工生态系统,其处理效果与其内部的溶解氧含量有很大的联系,溶解氧的含量及分布状态影响湿地对有机物和氮素的去除。过氧化氢在一定条件下可以分解成水和氧气,因此过氧化氢作为人工湿地的供氧剂,对提高湿地溶解氧含量从而改善湿地处理效果的研究有着重要意义。探究人工湿地中合适的过氧化氢添加方式,过氧化氢浓度以及过氧化氢对人工湿地系统中微生物群落的影响,为过氧化氢作为供氧剂在人工湿地领域的应用提供基础。本实验通过建立两个小型人工湿地反应器,比较不同浓度过氧化氢对湿地处理效果的影响。确定合适的过氧化氢浓度后,为进一步提高湿地对污染物的去除效果,改变湿地系统运行条件,分别为提高碳氮比和构建两级串联人工湿地,检测湿地各项污染物指标出水浓度变化。此外,对湿地的微生物进行取样,对其进行微生物群落分析,探究过氧化氢溶液对湿地微生物的影响。实验结果表明:(1)添加一定浓度的过氧化氢,可有效提高的湿地的溶解氧含量,当投加浓度为0.5%,投加速率为0.5 ml/min时,湿地内部的溶解氧含量在10.2±0.4 mg/L,当投加浓度为0.25%,投加速率保持不变时,湿地内部的溶解氧含量在8.5±0.8 mg/L。(2)投加合适浓度的过氧化氢溶液,不仅没有对湿地微生物产生负面影响,反而提高了湿地对NH4+-N和COD的去除效果,综合考虑对NH4+-N和TN的影响,选取0.25%为本系统合适的过氧化氢浓度。此时,添加过氧化氢的湿地柱比未添加过氧化氢的湿地柱对NH4+-N的去除效果提高了近40%,对COD的去除效果提高了近10%;(3)将进水碳氮比由5增加至10有效降低了出水NO3--N浓度,提高了湿地对TN的去除效果,去除率提升了近20%;在选取合适的过氧化氢溶液浓度及碳氮比后,湿地出水的NH4+-N去除率达到了90%以上,TP去除率达到了70%以上,TN去除率达到了45%以上,COD去除率达到了95%以上,取得了理想的实验效果。(4)在对三组九个微生物样品进行微生物群落分析后发现,投加过氧化氢溶液对湿地微生物的多样性和丰度产生影响,高浓度(>3%)的过氧化氢溶液会降低湿地微生物多样性和活性。
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