环境条件对人工湿地的影响

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1、环境条件对人工湿地的影响 对 城 市 废 水 的 杀 菌 作 用内 容 来 自 ： 水 艺 网 -http:/ 人 工 湿 地-废 水 人 工 湿 地 处 理 技 术一 、 人 工 湿 地 概 念 人 工 湿 地 是 20世 纪 70年 代 发 展 起 来 的 污 水 处 理 生 态 工 程 。与 传 统 污 水 处 理 技 术 比 较 ， 人 工 湿 地 以 其 简 单 、 低 费 用 的方 式 提 供 了 有 效 、 稳 定 的 废 水 处 理 ， 并 具 有 较 强 的 环 境 友好 性 ， 在 欧 洲 和 北 美 等 地 得 到 迅 速 发 展 。 人 工 湿 地 系 以 人 工 建

2、造 和 监 督 控 制 的 、 与 沼 泽 地 相 类 似 的地 面 ， 通 过 自 然 生 态 系 统 中 的 物 理 、 化 学 和 生 物 三 者 协 同作 用 以 达 到 对 污 水 的 净 化 。 此 种 湿 地 系 统 是 在 一 定 长 宽 比 及 底 面 坡 度 的 洼 地 中 ， 由 土壤 和 填 料 混 合 组 成 填 料 床 ， 废 水 在 床 体 的 填 料 缝 隙 或 在 床体 表 面 流 动 ， 并 在 床 体 表 面 种 植 具 有 处 理 性 能 好 、 成 活 率高 、 抗 水 性 强 、 生 长 周 期 长 、 美 观 及 具 有 经 济 价 值 的 水 生

3、植 物 ， 形 成 一 个 独 特 的 动 、 植 物 生 态 系 统 ， 对 废 水 进 行 处理 。 人 工 湿 地 类 型 自 由 水 面 人 工 湿 地 (简 称 FWS， 或 称 地 表 径 流 型 人 工 湿 地 ) 废 水 在 湿 地 的 土 壤 表 层 流 动 ， 水 面 暴 露 于 空 气 中 ， 水 深 较浅 (一 般 在 0.3 0.6m)。 其 优 点 是 投 资 省 ， 缺 点 是 负 荷 低 。北 方 地 区 冬 季 表 面 会 结 冰 ， 夏 季 会 滋 生 蚊 蝇 、 散 发 臭 味 ，目 前 已 较 少 采 用 。 潜 流 型 人 工 湿 地 (简 称 SFS

4、) 污 水 在 湿 地 床 的 表 面 下 流 动 ， 一 方 面 可 以 充 分 利 用 填 料 表面 生 长 的 生 物 膜 、 丰 富 的 植 物 根 系 及 表 层 土 和 填 料 截 留 等作 用 ， 提 高 处 理 效 果 和 处 理 能 力 ； 另 一 方 面 由 于 水 流 在 地表 下 流 动 ， 保 温 性 好 ， 处 理 效 果 受 气 候 影 响 较 小 ， 且 卫 生条 件 较 好 ， 是 目 前 国 际 上 较 多 研 究 和 应 用 的 一 种 湿 地 处 理系 统 ， 但 此 系 统 的 投 资 比 FWS系 统 略 高 人 工 湿 地 工 艺 流 程推 流 式

5、 ：阶 梯 进 水 式 ： 可 避 免 处 理 床 前 部 堵 塞 ， 使 植 物长 势 均 匀 ， 有 利 于 后 部 的 硝 化 脱 氮 作 用回 流 式 ： 可 对 进 水 进 行 一 定 的 稀 释 ， 增 加 水 中的 溶 解 氧 并 减 少 出 水 中 可 能 出 现 的 臭 味 。 出 水回 流 还 可 促 进 填 料 床 中 的 硝 化 和 反 硝 化 作 用 ，采 用 低 扬 程 水 泵 ， 通 过 水 力 喷 射 或 跌 水 等 方 式进 行 充 氧综 合 式 ： 一 方 面 设 置 出 水 回 流 ， 另 一 方 面 还 将进 水 分 布 至 填 料 床 的 中 部 ，

6、以 减 轻 填 料 床 前 端的 负 荷 实 际 设 计 中 ， 人 工 湿 地 的 运 行 可 根 据 处 理 规 模 的 大 小 进行 多 级 串 联 或 附 加 必 要 的 预 处 理 、 后 处 理 设 施 构 成 。单 一 式 、 并 联 式 、 串 联 式 和 综 合 式 等 。 在 日 常 使 用 中 ，人 工 湿 地 还 常 与 氧 化 塘 等 进 行 串 联 组 合 。人 工 湿 地 污 水 处 理 系 统 一 般 包 括 前 处 理 和 人 工 湿 地两 部 分 。 前 处 理 一 般 包 括 化 粪 池 、 格 栅 、 沉 砂 池 、沉 淀 池 、 厌 氧 池 和 兼 性

7、 塘 等 。 直 接 将 未 经 沉 淀 处 理的 污 水 引 入 人 工 湿 地 ， 虽 然 首 级 人 工 湿 地 的 COD、BOD、 SS的 去 除 率 高 ， 但 容 易 引 起 堵 塞 等 问 题 ，使 维 护 费 用 增 加 。 因 此 ， 将 沉 淀 池 或 稳 定 塘 作 为 人工 湿 地 系 统 前 处 理 是 非 常 必 要 的 。 一 、 地 点 介 绍二 、 气 象 数 据 和 水 样 微 生 物 方 法 统 计 学 方 法二、材料和方法 ？ 一 、 香 蒲 植 物 抵 抗 高 浓 度 重 金 属 废 水 污 染 的 机 制 是 ：具 有 特 殊 的 结 构 与 功

8、能如 叶 片 呈 肉 质 、 栅 栏 组 织 发 达 、 气 孔 凹 陷 、 地 下 茎 发 达 等 结 构 ， 是香 蒲 植 物 对 重 金 属 污 染 有 强 抗 性 的 原 因 之 一 长 期 生 长 在 高 浓 度 重 金 属 废 水 中 形 成 特 化 结 构 以 抵 抗 恶 劣 环 境 。 如生 长 在 废 水 中 的 香 蒲 植 物 比 在 清 洁 点 的 具 有 更 大 的 气 孔 密 度 。 香 蒲 根 、茎 、 叶 表 皮 细 胞 较 小 、 近 球 状 等 均 是 香 蒲 植 物 适 应 恶 劣 环 境 所 产 生 的一 些 特 化 结 构 。 能 自 我 调 节 某 些

9、 生 理 活 动 ， 以 适 应 污 染 毒 害 。如 在 高 浓 度 的 重 金 属 环 境 中 香 蒲 脯 氨 酸 含 量 增 加 、 光 呼 吸 和 暗 呼 吸作 用 加 强 是 香 蒲 植 物 适 应 污 染 毒 害 所 作 的 生 理 调 整 。 香 蒲 植 物 的 枯 枝 落 叶 在 净 化 系 统 中 创 造 了 藻 类 、 微 生 物 和 其 他 水 生植 物 生 存 的 有 机 营 养 环 境 ， 而 这 些 生 物 对 蘑 金 属 加 以 吸 附 、 吸 收 以 及离 子 交 换 作 用 从 而 起 到 净 化 作 用 。 香 蒲 多 年 生 宿 根 性 沼 泽 草 本 植

10、 物（ 芦 苇 水 生 植 物 ， 机 理 同 香 蒲 ） 二 、 香 蒲 植 物 可 以 有 效 地 净 化 城 市 生 活 污水 及 工 业 废 水 中 的 磷 、 氮 、 COD cr、BOD5、 总 悬 浮 物 (TSS)等 污 染 物 质 。三 、 香 蒲 湿 地 生 态 系 统 还 可 控 制 水 土 流 失 ，促 进 土 壤 的 发 育 和 熟 化 ， 提 高 土 壤 中 有 机质 N、 P、 K等 的 含 量 从 而 提 高 土 壤 肥 力 。 微 生 物 方 法MPN： 最 大 或 然 数 计 数 ,又 称 稀 释 培 养 计 数 ,适 用 于 测 定 在 一 个 混 杂 的

11、 微 生 物 群 落 中 虽 不 占 优势 ,但 却 具 有 特 殊 生 理 功 能 的 类 群 。 其 特 点 是 利 用 待 测 微 生 物 的 特 殊 生 理 功 能 的选 择 性 来 摆 脱 其 他 微 生 物 类 群 的 干 扰 ， 并 通 过 该生 理 功 能 的 表 现 来 判 断 该 类 群 微 生 物 的 存 在 和 丰度 。 本 法 特 别 适 合 于 测 定 土 壤 微 生 物 中 的 特 定 生理 群 （ 如 氨 化 、 硝 化 、 纤 维 素 分 解 、 固 氮 、 硫 化和 反 硫 化 细 菌 等 ） 的 数 量 和 检 测 污 水 、 牛 奶 及 其他 食 品 中

12、 特 殊 微 生 物 类 群 （ 如 大 肠 菌 群 ） 的 数 量 。 内容：1、 用 稀 释 剂 将 每 个 水 样 制 成 5个 10倍 稀 释 度 的 稀释 液 （ 10-1、 10-2、 10-3、 10-4、 10-5） 。2、 每 个 稀 释 度 接 种 3个 管 。3、 接 种 后 的 试 管 加 在 培 养 基 进 行 培 养 （ 温 度 、时 间 ） 。4、 在 此 期 间 所 得 到 的 产 气 阳 性 管 即 证 实 有 大 肠菌 群 的 存 在 。 将 所 得 阳 性 结 果 检 MPN表 ， 此 数 值乘 于 稀 释 梯 度 ， 即 求 得 水 样 中 大 肠 菌

13、群 数 量 。5、 MPN检 索 表 只 给 了 三 个 稀 释 度 ， 如 改 用 不 同的 稀 释 度 ， 则 表 内 数 字 应 相 应 降 低 或 增 加 10倍 。 月 桂 胰 蛋 白 胨 培 养 基 用 于 假 定 实 验 。粪 大 肠 菌 群 ： 在 44.5 的 大 肠 杆 菌 液 体 培 养 基中 行 。大 肠 杆 菌 ： 加 有 Covac 试 剂 的 胰 蛋 白 胨 培 养 基 。沙 门 氏 菌 ：1、 取 1L采 样 水 过 滤 。2、 将 过 滤 器 置 于 缓 冲 蛋 白 胨 水 中 在 36 条 件下 预 增 菌 培 养 20h。3、 取 1ml预 增 菌 处 理

14、 的 液 体 于 甘 露 醇 亚 硒 酸 钠培 养 基 培 养 ； 0.1ml于 RV（ Rappaport Vassiliadis）培 养 基 中 培 养 。 （ 42 ， 24h） 培养基： 用 于 沙 门 氏 菌 分 析 的 传 统 方 法 是 食 物 样 品 分 步增 菌 ， 以 增 加 病 原 的 可 检 出 率 ， 这 种 培 养 方 法 总体 可 分 4个 不 同 阶 段 或 步 骤 。第 一 (预 增 菌 )， 将 样 品 加 到 一 种 高 营 养 、 无 选 择性 的 培 养 基 中 ， 温 度 37 ， 使 那 些 “ 致 伤 ” 的 细菌 复 苏 及 使 所 有 微 生

15、 物 生 长 。 缓 冲 胨 水 被 建 议 常规 使 用 (由 于 其 可 保 持 溶 液 pH值 稳 定 )。沙门氏菌传统的培养方法 第 二 ， 是 选 择 性 增 菌 步 骤 ，它 使 沙 门 氏 菌 生 长 而 使 肉 汤 中 同 时 存 在 的 微 生物 数 量 减 少 。 目 前 应 用 的 主 要 有 如 下 3种 类 型 ： 连 四 硫 基 盐 肉 汤 (Tetrathionate broth) 硒 酸 盐 胱 氨 酸 肉 汤 (Selenite cystine broth) RV培 养 基 (Rappaport-Vassiliadis) 。由 于 没 有 任 何 一 种 培

16、养 基 可 以 全 面 地 保 持 所 有食 品 基 质 或 各 种 沙 门 氏 菌 血 清 型 ， 所 以 ， 较 适当 的 做 法 就 是 使 用 两 种 培 养 基 平 行 地 进 行 试 验 。 第 三 步 是 分 离 步 骤即 选 择 性 培 养 物 在 含 一 种 或 多 种 抑 制 非 沙 门 氏菌 生 长 制 剂 的 琼 脂 平 板 上 划 线 培 养 ， 然 后 对 平板 上 肉 眼 可 见 的 特 征 性 菌 落 进 行 确 认 ， 并 对 该菌 落 分 离 物 进 行 一 系 列 生 化 和 血 清 学 检 测 ， 以作 出 鉴 定 。传 统 沙 门 氏 菌 检 测 法

17、全 过 程 需 时 至 少 4 7天 ，才 能 得 出 明 确 的 诊 断 结 果 。 统 计 学 方 法 1、用多元回归方程来判断湿地中大肠菌的减少与温度及太阳辐射之间的关系。大 肠 杆 菌 的 减 少 百 分 比 =（ 两 周 前 出 水 浓 度 -出 水 的 平 均 浓 度 ）/两 周 前 的 出 水 浓 度因 变 量 ： 每 月 平 均 减 少 量 。自 变 量 ： 温 度 、 太 阳 辐 射 以 及 它 们 的 产 物 。2、用逻辑斯蒂回归方程来评估湿地系统出水中大肠菌群数量 与沙门氏菌的是否存在关系。因 变 量 ： 值 为 1（ 沙 门 氏 菌 存 在 ） 或 0（ 无 沙 门 氏

18、 菌 存 在 ） 。自 变 量 ： 系 统 中 出 水 周 平 均 大 肠 菌 群 数 量 的 对 数 （ 两 个 地 下 流 床 出 水 平 均 ） 。 两 个 地 下 水 流 床 三 、 结 果 多 元 线 性 回 归 是 研 究 一 个 随 机 变 量 与 多 个 自 变 量之 间 的 统 计 线 性 相 关 关 系 。多 元 线 性 回 归 模 型 的 一 般 形 式一 个 随 机 变 量 y关 于 一 组 变 量 （ 确 定 型 ） x1,x2,x3,xp多 元 线 性 总 体 回 归 模 型 的 表 现 形 式 为 ：y=b0+b1x1+b2x2+bpxp+， N（ 0， 2）。

19、其 中 b0， b1， b2bp被 称 为 回 归 参 数 ， 其 值 要 通过 具 体 数 据 进 行 估 计 。 若 b0， b1， b2bp的 估 计 值 为 b0，b 1b2bp ， 则 称 为 y关 于 的 x1,x2,x3,xp的 线 性 回 归方 程 ， y为 y在 x的 回 归 值 。相 关 系 数 R： 一 般 地 ， 若 相 关 系 数 R的 绝 对 值 在0.8和 1之 间 ， 可 断 定 回 归 变 量 之 间 具 有 较 强 的 线 性相 关 性 。 多 元 线 性 回 归 多 元 回 归 模 型 的 应 用 举 例企 业 人 力 资 源 规 划 ： 基 于 因 子

20、分 析 的 多 元 回 归 模 型 需求 预 测 方 法 ， 为 企 业 人 力 资 源 规 划 提 供 关 键 支 持 。高 校 招 生 人 数 影 响 因 素 ： 近 年 来 ， 高 校 招 生 规 模 急 剧扩 大 ， 人 们 对 高 校 人 数 据 的 确 定 是 否 具 有 科 学 性 产 生了 质 疑 ， 因 此 必 须 从 定量 分 析 的 角 度 来 进 行 研 究 。顾 客 满 意 度 研 究 ： e.g.基 于 回 归 分 析 的 移 动 通 信 顾 客满 意 度 研 究客 流 量 分 析 ： e.g.基 于 多 元 回 归 模 型 的 2010年 上 海 世博 会 客 流

21、 量 预 测 分 析焦 炭 质 量 、 粮 食 产 量. 判 定 系 数 R2 回 归 直 线 方 程 设 有 Y的 实 际 值 , 到 的 离 差 即 被 回 归 直 线分 割 成 两 部 分 ： 和 。 对 所 有 实 际 值 可 用 它们 的 离 差 平 方 和 表 示 ： 即 总 偏 差 =回 归 偏 差 +剩 余 偏 差 这 说 明 在 总 偏 差 一 定 时 ， 回 归 偏 差越 大 ， 剩 余 偏 差 就 越 小 ； 反 之 ， 回 归 偏 差 越 小 ， 剩 余 偏 差 就 越 大 。由 此 可 见 ， 如 果 实 际 值 紧 密 分 布 在 回 归 直 线 两 侧 ， 剩 余

22、 偏 差 很 小 ，说 明 X和 Y的 依 存 关 系 很 强 。 当 X与 Y两 变 量 依 存 关 系 很 密 切 ， 乃 至 Y的 变 化 完 全 由 X引 起 ， X与 Y为 确 定 的 函 数 关 系 ， 剩 余 误 差 ， 也 称 未被 解 释 的 误 差 为 零 。 判 定 系 数 R2 便 是 以 回 归 偏 差 占 总 偏 差 的 比 率来 表 示 回 归 模 型 拟 合 优 度 的 评 价 指 标 。 其 计 算 公 式 为 : 或 当 X和 Y不 存 在 线 性 依 存 关 系 ， 即 Y的 变 化 与 X无 关 ， 回 归 误 差 =0， r2=0； 当 X和 Y两 变

23、 量 依 存 关 系 很 密 切 ， 乃 至 Y的 变 化 完 全 由 X引 起 ， X和 Y为 确 定 的 函 数 关 系 ， 剩 余 误 差 为 =0， R2=1。 一 般 情 况 下 ,R2是 在0 1之 间 。 四 、 讨 论 大 肠 杆 菌Coliform 噬 菌 体 Bacteriophages 捕 食 者 Predators致 命 DNA-thymine dimeres 胸腺 嘧 啶 二 聚 物非 致 命 growth delay inhibition、 inhibition of induced enzyme synthesis 、 active transport and m

24、utagenesis生 长 迟 缓 ， 生 长 抑 制 ， 抑 制 诱 导 酶合 成 ， 降 低 主 动 运 输 和 诱 变 virus inactivation or removalUV-A 320-400 nmUV-B 290-320 nm 种 内 斗 争 competition 抗 生 素 antibiosis 太阳辐射对大肠杆菌有致命影 响 低 温 时 高 温 时太 阳 辐 射 对 大 肠菌 群 水 平 有 很 大影 响 太 阳 辐 射 影 响 降低 ， 可 能 是 大 肠菌 群 繁 殖 率 增 加 引 起 的 未 发 现 有 极 端 温 度 出 现 会 给 大 肠杆 菌 带 来 直

25、接 致 命 影 响 季 节 变 化 对 大 肠 菌 群 的 影 响冬 季 夏 季大 肠 菌 群 最 大 水 平 出现 在 冬 季 ， 因 为 在 低温 下 细 菌 的 存 活 期 更长 。 低 温 时 所 有 的 反应 速 度 都 降 低 ， 所 以这 些 菌 在 陌 生 环 境 的存 活 时 间 就 会 延 长 河 湖 的 污 水 负 荷 中 用肉 类 提 取 蛋 白 琼 脂 培养 的 细 菌 比 率 总 是 冬季 多 于 夏 季 沙 门 氏 菌 与 大 肠 杆 菌 的 关 系当 大 肠 杆 菌 指 示 物 的 密度 很 高 沙 门 氏 菌 存 在 阳 性 沙 门 氏 菌 的 样 本 总大

26、肠 杆 菌 的 几 何 平 均 数 阴 性 沙 门 氏 菌 的 样 本 总大 肠 杆 菌 的 几 何 平 均 数 当 人 工 湿 地 的 废 水 中 TC的 含 量 少 于 10 2/100ml 沙 门 氏 菌 出 现 的 风 险 降到 最 低 人 工 湿 地 的 运 营 经 理 通 过总 大 肠 菌 群 的 显 示 器 显 示的 数 据 估 计 系 统 废 水 中 沙 门 氏菌 存 在 的 风 险 然 后 做 出必 要 的 管 理 决 定 来 保 护公 共 卫 生 单 词 Pathogen pdn 病 原 菌 ， 病 菌 coliform klf:m 大 肠 菌 Fecal coliform

27、 粪 大 肠 菌 群 salmonella ,slmnel n. 沙 门 氏 菌 Salmonella colonies 沙 门 氏 菌 菌 落 bacteriophage bktirifeid n. 噬 菌 体 ； 抗 菌 素 broth br n. 肉 汤 ； 液 体 培 养 基 excretion ekskri:n n. 排 泄 ， 排 泄 物 ； 分 泌 ， 分 泌 物 constructed / artificial wetland 人 工 湿 地 clay / soil loam 粘 壤 土 / 沙 壤 土 facultative stabilization pond 兼 性 稳

28、定 塘 fklttiv cumulative residence time 累 计 残 留 时 间 kju:mju,leitiv sterile glass bottles 无 菌 玻 璃 瓶 sterail, -rl parasitic ,prsitik adj.寄 生 的 parasites on parents 啃 老 族 Institute of Parasitic Diseases 寄 生 病 研 究 所 大 肠 杆 菌 coliform 大 肠 杆 菌 菌 落coliform colonies沙 门 氏 菌 salmonella 沙 门 氏 菌 菌 落Salmonella colo

29、nies Multiple regression 多 元 回 归 dependant / independent variable 因 变 量 / 自 变 量 coefficient ,kuifint n.系 数 slope coefficients 斜 率 系 数 lethal li:l adj. 致 命 的 ， 致 死 的 ； n. 致 死 因 子 serological siruldikl adj. 血 清 学 的 serological tests 血 清 检 验 extract ekstrkt vt. 提 取 ； 取 出 ； 摘 录 ； 榨 取 subtract sbtrkt vt. 减 去 ； 扣 掉 disinfect ,disinfekt vt. 将 消 毒 threshold rehuld n. 入 口 ； 门 槛 ； 开 始 ； 极 限 ； 临 界 值 detrimental ,detrimentl adj. 不 利 的 ； 有 害 的 lesion li:n n. 损 害 ； 身 体 上 的 伤 害 ； 医 机 能 障 碍 inoculate inkjuleit vt. 医 接 种 ； 植 嫁 接 ； 灌 输 denitrification di:,naitrifikein n. 脱 氮 ； 反 硝 化 作 用 the end thank you!