模拟人工湿地系统处理酸性重金属废水的效能及机理研究

论文摘要

近年来,人工湿地用于城市生活污水的处理得到了广泛应用。但是人工湿地用于处理酸性重金属废水的应用还比较少,本论文采用人工湿地的方法处理酸性重金属废水,研究单独种植水葱、香蒲、芦苇、灯芯草、野茭白五种挺水植物的人工湿地系统对含Fe、Mn、Cr的酸性重金属废水的去除效能,找出对其具有高效去除效能的植物,分析pH值、重金属的初始浓度、水力停留时间等对5种植物去除效能的影响,探索其对重金属的去除机理。论文取得了以下研究成果:(1)单独种植5种挺水植物的人工湿地系统对酸性重金属废水中的Fe、Mn、Cr都有一定的去除效能。其中,种植水葱、野茭白的系统,对废水中Fe、Mn去除效能相对其他系统较好,7 d内废水中Fe的去除率分别达到94.6%、98.4%以上,Mn的去除率分别达到90.5%、88.3%以上;Cr初始浓度低(< 20 mg/L)时,种植水葱、芦苇的系统,对废水中Cr的去除效能相对其他系统较好,7 d内的去除率分别达到99.7%、99.3%以上,Cr初始浓度高(≥20 mg/L)时,种植香蒲、野茭白的系统,对废水中Cr的去除效能相对其他系统较好,7 d内的去除率分别达到96.3%、97.7%以上。(2)在单独种植5种挺水植物的人工湿地系统中,含Fe、Mn、Cr的酸性重金属废水pH值第7天时基本呈弱酸性和中性。(3)5种挺水植物对重金属Fe、Mn、Cr都有一定的吸附富集能力。其中,对重金属Fe的吸收富集能力表现为:野茭白>水葱>灯芯草>香蒲>芦苇;对重金属Mn的的吸收富集能力表现为:野茭白>灯芯草>芦苇>香蒲>水葱;对重金属Cr的吸收富集能力表现为:灯芯草>香蒲>水葱>野茭白>芦苇。(4)5种挺水植物对Fe、Mn、Cr的吸收富集表现为:根>茎叶。芦苇植株各部位对Fe、Mn的吸收富集表现为:根>茎>叶片;对Cr的吸收富集表现为:根>叶片>茎。(5)种植野茭白的人工湿地系统,Mn初始浓度为65.6 mg/L时,5 d内,系统在初始pH 6.0时对Mn的去除效果较好;9 d或者更长时间内,初始pH 5.0时的去除效果较好。(6)在种植野茭白的人工湿地系统中,野茭白对基质中有效态Mn的吸收量较大,并以这种方式达到对废水中重金属Mn的去除。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 酸性重金属废水处理综述
• 1.1.1 酸性重金属废水的来源及其危害
• 1.1.2 酸性重金属废水的处理技术
• 1.2 人工湿地系统
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 人工湿地系统中植物的作用及其筛选原则
• 1.2.3 人工湿地系统在废水处理中的应用
• 1.3 研究目的与内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容及创新点
• 第2章 人工湿地对酸性重金属废水的处理效能
• 2.1 实验所用植物
• 2.2 实验系统设计
• 2.3 实验内容与方法
• 2.3.1 试剂及主要设备
• 2.3.2 实验方案
• 2.3.3 分析方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 人工湿地对酸性重金属废水中Fe 的去除效能
• 2.4.2 人工湿地对酸性重金属废水中Mn 的去除效能
• 2.4.3 人工湿地对酸性重金属废水中Cr 的去除效能
• 2.4.4 人工湿地处理重金属酸性废水过程pH 值的变化
• 2.4.5 人工湿地去除重金属的机理分析
• 2.5 小结
• 第3章 废水pH 值对人工湿地处理重金属效能的影响
• 3.1 实验内容与方法
• 3.1.1 试剂及主要设备
• 3.1.2 实验方案
• 3.1.3 分析方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 小结
• 第4章 重金属在人工湿地植物体内残留分布规律
• 4.1 实验内容与方法
• 4.1.1 试剂及主要设备
• 4.1.2 实验方案
• 4.1.3 分析方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 Fe 元素在人工湿地植物体内的残留分布
• 4.2.2 Mn 元素在人工湿地植物体内的残留分布
• 4.2.3 Cr 元素在人工湿地植物体内的残留分布
• 4.3 小结
• 第5章 野茭白对Mn 的吸收动态研究
• 5.1 实验内容与方法
• 5.1.1 试剂及主要设备
• 5.1.2 实验方案
• 5.1.3 分析方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 野茭白对Mn 的吸收的短期动态变化
• 5.2.2 野茭白对Mn 的吸收的长期动态变化
• 5.2.3 野茭白对Mn 的吸收随锰投加浓度的变化
• 5.3 结论
• 第6章 人工湿地基质中有效态重金属含量与植物吸收量的相关分析（以野茭白对Mn 的吸收为例）
• 6.1 实验内容与方法
• 6.1.1 试剂及主要设备
• 6.1.2 试验方案
• 6.1.3 分析方法
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 人工湿地土壤基质中有效态Mn 与全量Mn 及植物体内Mn 含量的分布
• 6.2.3 基质中全量Mn 和有效态Mn 含量与植物体吸收量的相关性分析
• 6.3 小结
• 第7章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录