农村非点源生活污水垂直流人工湿地处理系统CH4排放驱动及控制研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 立题背景 2

1.2 国内外研究现状及趋势 5

1.2.1 人工湿地概况 5

1.2.2 人工湿地在农村非点源污染治理中的应用 9

1.2.3 人工湿地水力学特性研究概况 11

1.2.4 湿地及人工湿地CH4排放的研究进展 13

1.3 研究内容、技术路线和研究方法 25

1.3.1 研究内容 26

1.3.2 研究技术路线 27

1.3.3 研究方法 27

第2章 研究材料与方法 36

2.1 研究材料 36

2.1.1 实验室设计的复合垂直流人工湿地系统 36

2.1.2 野外实习基地复合垂直流人工湿地的构建 38

2.1.3 选用的人工湿地植物 40

2.1.4 复合人工湿地温室气体收集装置 41

2.2 仪器与主要试剂 43

2.3 试验方案 44

2.3.1 试验地点 44

2.3.2 复合垂直流人工湿地系统内部水流规律试验研究 45

2.3.3 复合垂直流人工湿地系统流场模拟及优化设计试验研究 47

2.3.4 复合垂直流人工湿地处理系统中CH4排放的碳驱动研究 48

2.3.5 实验室复合垂直流人工湿地系统CH4排放控制实验 50

2.3.6 复合垂直流人工湿地系统CH4排放控制实验 52

2.3.7 野外人工湿地CH4排放监测 58

2.4 数据处理分析 61

第3章 复合垂直流人工湿地系统水力学实验结果与分析 62

3.1 水力停留时间的确定 62

3.2 复合垂直流人工湿地系统内部水流规律分析 63

3.2.1 系统各基质层横断面各采样点水流规律 63

3.2.2 系统垂直断面各采样点水流规律 69

3.3 复合垂直流人工湿地系统内部污染物质浓度变化分析 75

3.4 复合垂直流人工湿地系统内部水力学存在问题 75

3.5 复合垂直流人工湿地系统水力学优化改进 76

3.6 复合垂直流人工湿地系统内部水力学问题的解决方法与思路 79

3.7 本章小结 80

第4章 复合垂直流人工湿地系统流场模拟及优化设计 81

4.1 多孔介质模型参数 81

4.2 几何模型及网格生成 82

4.3 求解设置 83

4.4 流场分布模拟结果 84

4.5 模拟优化设计结果 87

4.5.1 进出水口位置和数量对水流的影响 87

4.5.2 池底布置穿孔管对水流的影响及设计优化结果 91

4.6 本章小结 109

第5章 葡萄糖驱动条件下CH4排放的宏观碳驱动 110

5.1 同一葡萄糖浓度碳源出水池、进水池各系统CH4排放通量 110

5.1.1 0 mmol／L葡萄糖 110

5.1.2 0.5 mmol／L葡萄糖 112

5.1.3 1.0 mmol／L葡萄糖 114

5.1.4 2 mmol／L葡萄糖 116

5.1.5 4 mmol／L葡萄糖 118

5.2 不同葡萄糖浓度碳源人工湿地系统CH4排放通量 120

5.2.1 （茎＋叶）系统 120

5.2.2 （根＋水）系统 121

5.2.3 人工湿地CH4总排放通量 122

5.3 不同葡萄糖浓度碳源下CH4排放通量与水质指标（COD、 TC、 TOC）分析 126

5.3.1 CH4排放通量与COD 126

5.3.2 CH4排放通量与TC 128

5.3.3 CH4排放通量与TOC 130

5.4 不同葡萄糖浓度碳源下CH4排放通量与其他水质指标分析 133

5.4.1 CH4排放通量与氧化还原电位 133

5.4.2 CH4排放通量与pH 135

5.4.3 CH4排放通量与溶解氧（DO） 137

5.4.4 CH4排放通量与电导率 139

5.4.5 CH4排放通量与总溶解性固体 141

5.4.6 CH4排放通量与盐度 142

5.4.7 CH4排放通量与水温 144

5.4.8 CH4排放通量与总氮 147

5.4.9 CH4排放通量与正磷酸盐 149

5.5 葡萄糖驱动条件下CH4排放实验的结果讨论 151

5.5.1 CH4排放通量与外加碳源的关系 151

5.5.2 CH4排放通量与环境因子的关系 154

5.5.3 植物不同部位对CH4排放的作用 156

5.6 葡萄糖驱动CH4产生的宏观机理分析 158

5.6.1 葡萄糖驱动条件下CH4排放的碳质量平衡分析 158

5.6.2 CH4质量梯度与TOC、TC质量梯度 161

5.6.3 CH4质量梯度与基本水质质量梯度数据相关性分析 165

5.6.4 CH4质量梯度与基本水质质量梯度主成分分析 166

5.6.5 CH4浓度梯度与基本水质浓度梯度数据相关性分析 167

5.6.6 CH4浓度梯度与水质浓度梯度的主成分分析 168

5.6.7 葡萄糖驱动条件下CH4排放的动力学分析 170

5.7 本章小结 175

第6章 乙醇驱动条件下CH4排放的宏观碳驱动 176

6.1 同一浓度的氮驱动出水池、进水池各系统不同时间CH4排放通量 176

6.1.1 0 mmol／L乙醇 176

6.1.2 2 mmol／L乙醇 178

6.1.3 4 mmol／L乙醇 179

6.1.4 8 mmol／L乙醇 181

6.1.5 16 mmol／L乙醇 183

6.1.6 32 mmol／L乙醇 184

6.2 不同浓度的碳驱动出水池、进水池各系统同一时间CH4排放通量 186

6.2.1 进水池（茎＋叶）系统（leaf-down） 186

6.2.2 （茎＋叶）系统（leaf-up） 187

6.3 不同浓度下CH4总排放量 188

6.4 乙醇驱动实验讨论 189

6.4.1 植物不同部位的产CH4量分析 189

6.4.2 CH4研究的日变化分析 191

6.5 乙醇驱动CH4产生的宏观机理分析 195

6.5.1 乙醇驱动条件下CH4排放的碳质量平衡分析 195

6.5.2 CH4质量梯度与TOC、 TC质量梯度 203

6.5.3 CH4质量梯度与基本水质质量梯度数据相关性分析 205

6.5.4 CH4质量梯度与基本水质质量梯度主成分分析 206

6.5.5 CH4浓度梯度与基本水质浓度梯度数据相关性分析 207

6.5.6 CH4浓度梯度与水质浓度梯度的主成分分析 209

6.5.7 乙醇驱动条件下CH4排放的动力学分析 210

6.6 本章小结 215

第7章 尿素驱动条件下CH4排放的宏观碳驱动 217

7.1 同一浓度的氮驱动出水池、进水池各系统不同时间CH4排放通量 217

7.1.1 空白实验（0 mmol／L尿素）CH4排放 217

7.1.2 12.1 mmol／L尿素驱动实验的CH4排放 219

7.1.3 30 mmol／L尿素驱动实验的CH4排放 222

7.1.4 45 mmol／L尿素驱动实验的CH4排放 224

7.1.5 61 mmol／L尿素驱动实验的CH4排放 226

7.1.6 80 mmol／L尿素驱动实验的CH4排放 229

7.2 同一时刻不同浓度尿素源出水池、进水池各系统CH4排放通量 231

7.2.1 进水池（茎＋叶）系统（leaf-down） CH4排放通量 231

7.2.2 出水池（茎＋叶）系统（leaf-up） CH4排放通量 233

7.2.3 进水池（根＋水）系统（root-down） CH4排放通量 234

7.2.4 出水池（根＋水）系统（root-up） CH4排放通量 236

7.3 不同浓度下CH4总排放通量 237

7.4 CH4排放与总氮（TN）浓度关系分析 239

7.5 试验讨论 243

7.5.1 植物不同部位的产CH4量分析 243

7.5.2 CH4排放日变化分析 244

7.6 尿素驱动CH4产生的宏观机理分析 245

7.6.1 尿素驱动条件下CH4排放的碳质量平衡分析 245

7.6.2 CH4质量梯度与TOC、TC质量梯度 250

7.6.3 CH4质量梯度与基本水质质量梯度数据相关性分析 254

7.6.4 CH4质量梯度与基本水质质量梯度主成分分析 255

7.6.5 CH4浓度梯度与基本水质浓度梯度数据相关性分析 256

7.6.6 CH4浓度梯度与水质浓度梯度的主成分分析 257

7.6.7 尿素驱动条件下CH4排放的动力学分析 258

7.7 本章小结 263

第8章 实验室复合垂直流人工湿地系统CH4排放控制 264

8.1 复合垂直流人工湿地系统出水水质变化 264

8.2 各监测点CH4的排放通量 265

8.3 曝气对CH4排放通量和污水净化效率的影响 267

8.4 曝气时间的影响 269

8.5 曝气位置的影响 270

8.6 开始曝气时间的影响 270

8.7 本章小结 271

第9章 野外复合垂直流人工湿地系统CH4排放控制 272

9.1 人工湿地CH4控制结果分析 272

9.1.1 空白试验CH4排放 272

9.1.2 农村非点源生活污水CH4排放控制实验的CH4排放结果 277

9.2 人工湿地中氧气传递效率的分析 300

9.2.1 人工湿地曝气效果分析 301

9.2.2 气体传递过程中的能量损失 307

9.2.3 几种不同曝气处理工艺比较 309

9.3 曝气、水位对人工湿地CH4排放通量的影响分析 311

9.4 曝气对人工湿地污染物去除效果分析 313

9.5 水质对人工湿地CH4排放通量影响分析 315

9.5.1 水温 315

9.5.2 溶解氧 318

9.5.3 pH 320

9.5.4 电导率 322

9.5.5 氧化还原电位 323

9.5.6 营养物质（TC、 TOC、 TN、 TP） 325

9.6 农村非点源生活污水人工湿地处理系统CH4排放控制措施 333

9.6.1 农村非点源生活污水人工湿地处理系统CH4排放经济估算 333

9.6.2 农村非点源生活污水人工湿地处理系统CH4排放控制措施 335

9.7 本章小结 336

第10章 农村非点源污水人工湿地处理系统的CH4排放评估 339

10.1 农村人工湿地处理农村生活非点源污水的生命周期成本评估概述 339

10.1.1 成都郫县安德镇园田村社区人工湿地生命周期评估 339

10.1.2 成都郫县安德镇庭院人工湿地生命周期评估 340

10.2 成都市郫县园田村农村非点源污水人工湿地处理系统的CH4排放评估 341

10.2.1 园田村社区人工湿地概况 341

10.2.2 园田村社区人工湿地各监测点位CH4月排放量 343

10.2.3 园田村社区人工湿地各监测点位CH4年排放量 348

10.2.4 园田村垂直流庭院人工湿地各监测点位CH4月排放通量 349

10.2.5 园田村垂直流庭院人工湿地各监测点位CH4年排放量 354

10.3 成都市郫县安龙村非点源污水人工湿地处理系统的CH4排放评估 356

10.3.1 安龙村垂直流庭院人工湿地各监测点位CH4月排放量 356

10.3.2 安龙村垂直流庭院人工湿地各监测点位CH4年排放通量 363

10.3.3 安龙村复合庭院人工湿地各监测点位CH4月排放通量 364

10.3.4 安龙村复合庭院人工湿地各监测点位CH4年排放通量 369

10.4 本章小结 370

第11章 CH4排放数据库和CH4驱动因子数据库系统的开发与集成 372

11.1 开发背景及意义 372

11.2 系统概要设计 372

11.2.1 系统分析 372

11.2.2 系统目标 373

11.2.3 系统模块划分 373

11.2.4 系统功能结构 374

11.2.5 程序运行环境 376

11.2.6 数据库设计 377

11.3 系统实现与成果展示 377

11.3.1 登录模块的设计及主界面设计 377

11.3.2 系统基本功能的实现与展示 378

11.4 系统的功能和技术先进性 384

11.5 数据库系统应用的效益与继续开发 384

11.5.1 系统开发与应用的效益 384

11.5.2 继续开发 385

11.6 数据库系统项目存在的问题 385

11.7 本章小结 385

第12章 研究展望 387

12.1 我国非点源污染控制与管理的发展趋势 387

12.2 有关人工湿地CH4驱动研究 390

12.3 有关农村非点源生活污水人工湿地处理系统CH4排放控制研究 391

主要参考文献 393