人工湿地处理养猪废水短程硝化和厌氧氨氧化的实现和机理研究的任务书.docx

人工湿地处理养猪废水短程硝化和厌氧氨氧化的实现和机理研究的任务书
任务书
一、题目
人工湿地处理养猪废水短程硝化和厌氧氨氧化的实现和机理研究
二、研究背景
近年来，随着养猪业的发展，养猪废水排放量不断增加，对水环境造成了一定的污染，需要进行有效的处理。传统的水处理方式如生物法、物化法、膜技术和吸附法等处理方式都有一定的缺陷，因此需要寻找更加有效的处理方式。人工湿地作为一种新型的生态治理技术，已经被广泛应用于水处理领域。通过优势微生物的作用，人工湿地可以高效地降解养猪废水中的有机物和氮磷等营养物质，从而达到净化水质的目的。然而，在实际应用中，人工湿地还存在着一些问题。例如，有些养猪废水中的氨氮和亚硝酸盐不能完全被菌群处理完毕，因而需要进一步进行处理。
近年来，研究表明，在人工湿地中可实现短程硝化和厌氧氨氧化的作用，通过这种方法可以在一定程度上解决养猪废水中氮素处理的难题。这种方法的实现原理不仅是一种新的理论认识，而且具有很强的实际应用价值。因此，本研究将深入探讨人工湿地处理养猪废水中短程硝化和厌氧氨氧化的实现和机理，从而寻求更加有效的水处理方式，为水质提升和污染治理提供更加科学的方法。
三、研究目标和意义
1.研究养猪废水中氮元素的特性和含量分布，明确其类型和转化规律。
2.探究人工湿地处理养猪废水中短程硝化和厌氧氨氧化作用的实现机理，阐述其工作原理和操作优化。
3.建立理论模型，数学模拟人工湿地处理养猪废水中短程硝化和厌氧氨氧化的过程，确定其影响因素。
4.实验验证人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的有效性和稳定性，并进行水质分析和处理效率评价。
5.为促进水污染治理和水资源保护提供科学依据和技术支持。
四、研究内容和技术路线
1.养猪废水中氮素特性的初步研究
（1）利用现场采样测定养猪废水中氨氮、硝态氮、亚硝酸盐等氮素含量分布情况；
（2）探究养猪废水中氮素转化规律，并建立相关模型。
2.人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的工作机理研究
（1）阐述人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的工作原理；
（2）研究影响短程硝化和厌氧氨氧化的因素，如水温、流速、COD:N比等；
（3）并根据实验数据建立数学模型，深入研究其转化速率和效果。
3.实验验证人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的有效性
（1）在自行设计的小规模实验系统中，进行人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的实验；
（2）在实验前后，测定并对比养猪废水的水质指标变化；
（3）统计和分析实验结果，并对影响成因进行研究。
4.研究论文的撰写和成果交流
（1）阅读和分析相关文献，撰写研究论文；
（2）搜集和整理研究成果，进行学术交流；
（3）根据导师要求对研究报告进行修改并完善。
五、研究基础和条件
1.具有生态学相关理论基础和实验技能；
2.具备熟练使用数学建模软件和水质分析软件的能力；
3.具有实验设计和管理的经验；
4.具备独立开展研究和解决实际问题的能力。
六、进度安排
第一年：养猪废水中氮元素的特性和含量分布研究、人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的工作机理研究。
第二年：人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的模拟研究、人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的实验研究。
第三年：研究论文撰写和成果交流。
七、预期成果
1.确定养猪废水中氮素特性和含量分布规律，并建立相关模型。
2.揭示人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的工作机理和转化速率，建立相应的数学模型。
3.通过实验验证人工湿地中短程硝化和厌氧氨氧化的有效性和稳定性，并评价其处理效果。
4.发表相关学术论文。
八、研究经费
研究预算为50万元，其中包括实验设备采购、实验室使用和场地租赁费用等，具体预算需要根据实际情况进行调整。
九、参考文献
1.废水处理工艺及应用（第三版）/罗咏淑，刘春花，姜洪伟著.北京：高等教育出版社，2018.
2.人工湿地治理养殖废水的研究进展/陈苏宁，邹纯罡，邹光辉等.环境科学与技术，2018，41（04）.
3.长流程硝化反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理养猪废水的试验研究/刘世林，夏明亮，彭飞等.农业环境科学学报，2017，36（01）.
4.含氨氮废水的湿地处理技术/刘海星，马日晨，汪建伟等.中国环境科学，2017，37（11）.
5.人工湿地处理及其应用/陈正，张武辉，周松民等.北京：石油工业出版社，2019.