改性工艺对人工湿地改性沸石基质净化效果影响研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

湿地是地球上有着多功能的、富有生物多样性的生态系统，是人类重要的生存环境之一，与森林、海洋并称全球三大生态系统。湿地生态系统中生存着大量动植物，是珍贵的自然资源，具有不可替代的综合功能。湿地位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，在土壤浸泡于水中的特定环境下，沼泽湿地就像是天然的过滤器，它有助于减缓水流的速度。当含有毒物和杂质（农药、生活污水和工业排放物）的流水经过湿地时，流速的减慢为湿地中的生物提供了充分反应的时间，有利于毒物和杂质的沉淀和排除。另外，湿地的生物多样性也为分解、净化水中的污染物提供了良好的条件，如氮、磷、钾及其他一些有机物质，通过复杂的物理、化学变化，可被生物体降解转化，或被生物体贮存起来，通过生物转移的途径脱离湿地，从而使流入的污水得到净化。

当前，水污染以及水资源短缺已成为世界各国所面临的共同问题，对于发展中国家尤其如此。以我国为例，近年来，由于社会经济的快速发展及人民生活水平的提高，工业废水和生活污水量与日俱增。大量未经处理的污水排入各类水体，引起水环境极度恶化，水生生态系统遭到破坏。正是在这种背景下，湿地对于污水的净化功能得到了人们的重视，并进一步发展成为人工湿地污水处理技术。

人工湿地污水处理技术是一种人工将污水有控制地投配到种有水生植物的土地上，按不同方式控制有效停留时间并使其沿着一定方向流动，在物理、化学、生物共同作用下，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等来实现水质净化的生物处理技术。作为一种人工生态工程，人工湿地是近几十年才发展起来的技术。研究表明，人工湿地处理技术具有良好的污水净化能力，投资和运行费用均远低于传统的二级生物处理，维护技术亦较简单，具有巨大的发展空间。目前人工湿地已被广泛用于处理城市暴雨径流、生活污水、工业废水、农业排水和矿山酸性排水等，但在其应用中，仍主要依赖于经验，且有过分放任自然条件、忽视人工强化的倾向，限制了其实现高负荷和良好处理效果的可能性。为此，提出改善人工湿地处理效果和运行条件的措施，使人工湿地的结构设计达到最优化是近年来对于人工湿地处理技术研究的大方向之一。

2. 研究的基本内容与方案

本实验选取天然沸石基质进行LDHs改性及模拟垂直流人工湿地净化实验。该基质近似为球形颗粒状。

（1）采购基质，建立垂直流人工湿地净化试验实验模型。

（2）对沸石基质进行覆膜改性实验（不同金属摩尔比、pH值）：改变不同价态阳离子（和）之间的比例（1:1，2:1，3:1）；改变pH值(10，12，14)。

本实验中采用水热--共沉淀法制取LDHs晶体。取洗净后的沸石基质置于装有2L蒸馏水的烧杯中，加热至水温稳定在80℃左右。按M² :M³ =1:1,2:1，3:1的比例配制0.2mol·L^-1的M² 溶液和0.1mol·L^-1M³ 溶液，同时投加到装有沸石基质的烧杯中，加入NaOH溶液调节使反应溶液的pH值分别稳定在9,10,11,12,1314左右，剧烈搅拌4h；而后在1000~1500r·min^-1的转速下，将基质混合物离心分离10min，并将分离后的固体基质洗涤至pH值为中性，置于烘箱中干燥16h，即得不同改性pH下LDHs覆膜改性的垂直流人工湿地沸石基质。

（3）对改性前后的基质进行人工湿地模拟试验柱净化污水的小试试验，检测进出水中的COD、氮磷等指标。

模拟垂直流人工湿地净化实验装置由多根内径8cm的PVC管组成，每根净化实验柱高度均为40cm，其中基质填充高度为35cm；原水由管顶进入，管底排出。净化实验装置采用间歇进出水方式。

向不同模拟试验柱中分别加入原始和改性沸石基质；对原水及净化后的水样均进行水样检测。其中，根据国家规定的废水监测方法，COD的测定D采用重铬酸钾氧化法；总磷、溶解性磷酸盐和溶解性总磷采用过硫酸钾消解—钼锑抗分光光度法；总氮采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法；氨氮采用钠氏试剂光度法进行测定。

（4）比较在不同条件下水热共沉淀产生的LDHs覆膜沸石对于原水的净化效果，并由此确定净化效果较好的改性方式。

2.2技术方案：

3. 研究计划与安排

第一~二周：毕业实习、实习报告编制。

第三周：完成开题报告，进行调研及文献资料的收集，确定实验方案；

第四周：购买实验器材，熟练实验方法；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 尹军，崔玉波. 人工湿地污水处理技术[m]. 北京: 化工出版社, 2006.

[2]王世和.人工湿地污水处理理论与技术[m].北京：科学出版社，2007

[3]刘媛.层状双金属氢氧化物的合成与应用[j].化工时刊，2005，19(12): 59-62．