潛流型人工濕地低溫域脫氮的生態過程及功能強化

《潛流型人工濕地低溫域脫氮的生態過程及功能強化》是依託東南大學，由黃娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：潛流型人工濕地低溫域脫氮的生態過程及功能強化
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃娟
• 依託單位：東南大學

中文摘要

人工濕地低溫域脫氮效果差成為制約該技術進一步發展的瓶頸。本項目以潛流型人工濕地為對象，系統研究低溫域濕地植物、微生物、基質三者協同作用脫氮的生態過程並針對性地進行功能強化。具體內容包括：研究低溫域濕地微生物群落結構、活性分布及代謝特性，關鍵酶活性與作用，溶解氧的時空分布、輸移與利用規律；研究低溫域植物生理生態特性與根際氧、關鍵酶、微生物群落分布，及其對區域內氮轉化的微環境作用機制；研究低溫域植物根際與非根際的基質界面形態的改變及其效應；解明低溫域含氮污染物輸移與轉化的生態過程及其機理，建立用以表征的生態動力學模型。明確低溫域含氮污染物降解的關鍵限制因子，針對性地採取幾種特殊設計的強化措施，測定並比較低溫域含氮污染物綜合處理效果，提出改善低溫域脫氮效果的人工濕地設計方法及參數，進一步挖掘人工濕地的淨化功能與潛力，為拓寬該技術的套用與發展提供理論依據和技術保障。

結題摘要

本項目針對人工濕地污水生態處理技術低溫條件下脫氮效果差的發展瓶頸，系統研究了低溫域潛流型人工濕地系統中植物、微生物、基質三者協同脫氮的生態過程，並採取一系列組合強化措施針對性地進行功能強化。本課題重點進行了以下工作：考察了低溫條件下，不同植物、不同基質人工濕地污水處理系統在不同運行工況下的脫氮效果，對具有耐寒性能的濕地植物、基質進行初步篩選；針對人工濕地脫氮效果受溫度影響顯著的問題，從濕地床體溶解氧分布、基質酶活性、硝化反硝化作用強度、脫氮微生物脫氮能力、植物光合蒸騰生理生態特徵等多方面探討了溫度效應的作用機制；研究了低溫域人工濕地系統中脫氮微生物的數量、活性與多樣性的沿程分布特徵及其相關的基質酶活性、氮轉化強度的沿程分布；詳細探討了低溫域濕地植物氮吸收、根系分泌等生理生態特徵，並嘗試通過投加植物分泌物質以提升基質的脫氮能力及微生物數量；為了進一步探討人工濕地系統中植物、微生物、基質三者在低溫脅迫下的協同作用機制，課題研究了低溫域不同濕地植物根際基質理化指標及氮轉化強度、酶活性分布等指標；研究了低溫域不同濕地植物根際脫氮微生物數量、活性及多樣性，並對植物根際的脫氮菌種群結構進行了初步探索；研究了低溫域濕地系統中脫氮微生物與基質理化指標、酶活性、氮轉化強度等的相關關係。為了進一步解明低溫域含氮物質在人工濕地系統內的輸移、轉化生態過程及機理，在以上系列研究的基礎上，構建了人工濕地系統脫氮生態過程的概念結構，並建立用以表征的生態動力學模型，利用生態模型模擬了溫度變化對濕地脫氮的影響，並量化模擬了濕地內各類含氮污染物的轉移與去除過程，模擬數據與實測數據擬合良好。最後，針對人工濕地低溫域脫氮的關鍵限制因子，針對性地採取植物收割、覆膜保溫、串聯運行、多點進水、局部曝氣等組合強化措施，通過綜合比較低溫域淨化效果，提出了有效改善的人工濕地運行措施及參數。通過研究，為揭示人工濕地低溫域脫氮機理，有效提高低溫域濕地運行效果，進一步挖掘人工濕地的淨化功能與潛力，拓寬該技術的套用與發展提供了理論依據和技術保障。