人工湿地联合固定化微生物的固体碳源处理低CN污水的性能研究的开题报告.docx

人工湿地联合固定化微生物的固体碳源处理低CN污水的性能研究的开题报告
一、研究背景及意义
现代城市化进程和农业生产发展中，由于人类的活动，水环境的污染越来越严重。低碳氮（CN）污水是指化学性质中含有较少碳氮比的废水，主要来自于城市雨水、农业生产和生活排放等方面。与传统污水相比，低CN污水的处理工艺较为复杂，因为其比例极低的碳氮比会限制污水中的微生物生长，从而造成污水处理的效率不高。同时，传统处理方法在收获了巨大成功的同时也存在着一定的不足，包括进出水质量难以稳定、处理周期较长、处理能力有限等弊端。因此，对于低CN污水的处理需求仍非常迫切。
人工湿地技术是一种新型的水处理技术，在国内外已经得到广泛的应用。人工湿地操作简单、成本效益高，可以模拟大自然的处理过程，在处理低CN污水方面具有很高的适用性。人工湿地的处理机理主要包括生物处理、物理处理和化学处理等，在微生物种类丰富的情况下，处理效率明显优于传统处理方法。固定化微生物则是一种将微生物附载在固定体粒子上，形成一定规模的生化反应系统从而能够大幅度提升微生物降解和氧化能力的新型处理技术。将人工湿地与固定化微生物联合起来，可以将人工湿地作为生物反应器去完全降解低CN污水中的有机物质，而固定化微生物可以在这过程中大大提升处理效率，多孔固定体表面与水体接触更充分，加快了有机物与微生物的速度和效果。因此，将人工湿地技术与固定化微生物技术相结合，已经成为人们关注的研究方向。
二、研究目的与内容
本研究旨在探究人工湿地联合固定化微生物的固体碳源处理低CN污水的处理效果及其机制。具体目的包括：
1.建立低CN污水的处理模型，探究碳氮比对污水处里的影响；
2.研究利用人工湿地和固定化微生物联合技术处理低CN污水的有效性及其处理机理；
3.探究不同人工湿地富集微生物群落的差异以及这种差异与处理效果之间的联系。
为了实现这些目的，本研究将包括以下研究内容：
1.研究污水的水质参数，包括pH、COD、NH4+、NO2-、NO3-、TN、TP等各项指标；
2.研究不同碳氮比条件下的人工湿地及固定化微生物处理低CN污水的处理效果，包括进出水COD、氨氮、总氮、总磷等参数的变化；
3.研究不同人工湿地对微生物群落分布的影响，以及这种影响与处理效果的关系；
4.对研究结果进行数据分析、统计、综合评价，探究人工湿地联合固定化微生物处理低CN污水的机理和优化处理方式等方面的问题。
三、研究方法
1.实验物料及设备：
设备：逐级沉淀采样器、自动监测仪器等；
物料：低CN污水、活性炭、粘土、腐殖质等。
2.试验流程：
将低CN废水通过物理、化学等方法进行预处理，例如筛选、沉淀、膜过滤等方式深度处理，得到处理前的污水。再将前处理后的污水通过自行构建的不同碳氮比人工湿地进行处理，比较不同人工湿地对于污染物的去除能力。同时，在不同的固定化微生物附载底材（如石墨型粘土、聚乙烯醇、腐殖质、活性炭）中附载微生物，建立人工湿地联合固定化微生物的处理系统，以提高处理效果。
3.检测方法：
逐级沉淀采样器结合自动监测仪器监测处理入水出水中COD、NH4+、NO2-、NO3-、TN、TP等指标的变化，了解不同碳氮比条件下处理效果的差异。同时，采用高通量测序等手段，研究不同人工湿地的微生物群落分布差异，并探究微生物群落的变化与水处理效果之间的关系。
四、预期成果
本研究将通过实验研究和数据分析，得出以下预期成果：
1.分析低CN污水处理的途径，建立低CN污水处理模型，为低CN污水的实际运用提供理论基础。
2.探究人工湿地和固定化微生物联合技术对低CN污水的处理，提出难点和优化建议，为低CN污水的治理提供新思路和新方案。
3.对人工湿地富集微生物群落的差异进行研究，为人工湿地处理工艺的完善提供借鉴。
4.结论结果对理解人工湿地固定化微生物联合处理低CN污水的机理和规律以及优化处理方式等方面有深入和广泛意义，对未来相关研究及实践具有较强的指导和参考作用。