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

　　本研究先在实验室构建了由5层不同介质组成的复合垂直流人工湿地系统物理模型，首先进行了水力学示踪试验，再用CFD计算流体力学软件Fluent进行复合垂直流人工湿地的水力学模拟及优化设计，并将优化设计的结果应用于后续甲烷驱动实验，并以典型驱动物质（葡萄糖（碳源）、乙醇（碳源+氢源）和尿素（氮源））进行了甲烷驱动实验，分析其甲烷排放与水质规律，以探索甲烷宏观驱动模型；在实验室进行人工湿地甲烷排放的初步控制研究后，并在野外建立了农村非点源生活污水复合垂直流人工湿地，进行甲烷排放控制研究，主要从曝气量、曝气时间、曝气间隔和水位为控制手段；同时，以郫县安德镇园田村庭院人工湿地和社区人工湿、安龙村庭院人工湿地为野外甲烷监测基地，长期进行了甲烷的排放监测；最后以前面获取的监测数据构建了人工湿地甲烷排放数据库和甲烷驱动数据库，为收集中国广大农村非点源污水人工湿地处理系统甲烷的排放数据和驱动信息搭建了一个基于B/S模式的网络平台基础，为后续其它研究提供了收集甲烷排放通量和驱动因子的平台，具有重要意义，不仅为我国广大农村非点源污水处理提供参考，也为我国温室气体收集和温室气体减排提供了重要的基础数据。

暂缺《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》作者简介

第1章　绪论
1.1立题背景
1.2国内外研究现状及趋势
1.2.1人工湿地概况
1.2.2人工湿地在农村非点源污染治理中的应用
1.2.3人工湿地水力学特性研究概况
1.2.4湿地及人工湿地CH4排放的研究进展
1.3研究内容、技术路线和研究方法
1.3.1研究内容
1.3.2研究技术路线
1.3.3研究方法
第2章　研究材料与方法
2.1研究材料
2.1.1实验室设计的复合垂直流人工湿地系统
2.1.2野外实习基地复合垂直流人工湿地的构建
2.1.3选用的人工湿地植物
2.1.4复合人工湿地温室气体收集装置
2.2仪器与主要试剂
2.3试验方案
2.3.1试验地点
2.3.2复合垂直流人工湿地系统内部水流规律试验研究
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
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
2.3.5实验室复合垂直流人工湿地系统CH4排放控制实验
2.3.6复合垂直流人工湿地系统CH4排放控制实验
2.3.7野外人工湿地CH4排放监测
2.4数据处理分析
第3章　复合垂直流人工湿地系统水力学实验结果与分析
3.1水力停留时间的确定
3.2复合垂直流人工湿地系统内部水流规律分析
3.2.1系统各基质层横断面各采样点水流规律
3.2.2系统垂直断面各采样点水流规律
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
3.4复合垂直流人工湿地系统内部水力学存在问题
3.5复合垂直流人工湿地系统水力学优化改进
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
3.7本章　小结
第4章　复合垂直流人工湿地系统流场模拟及优化设计
4.1多孔介质模型参数
4.2几何模型及网格生成
4.3求解设置
4.4流场分布模拟结果
4.5模拟优化设计结果
4.5.1进出水口位置和数量对水流的影响
4.5.2池底布置穿孔管对水流的影响及设计优化结果
4.6本章　小结
第5章　葡萄糖驱动条件下CH4排放的宏观碳驱动
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
5.1.10mmol／L萄萄糖
5.1.20.5mmol／L葡萄糖
5.1.31.0mmol／L葡萄糖
5.1.42mmol／L葡萄糖
5.1.54mmol／L葡萄糖
5.2不同葡萄糖浓度碳源人工湿地系统CH4排放通量
5.2.1（茎十叶）系统
5.2.2（根+水）系统
5.2.3人工湿地CH4总排放通量
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
5.3.1CH4排放通量与COD
5.3.2CH4排放通量与TC
5.3.3CH4排放通量与TOC
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
5.4.1CH4排放通量与氧化还原电位
5.4.2CH4排放通量与pH
5.4.3CH4排放通量与溶解氧（DO）
5.4.4CH4排放通量与电导率
5.4.5CH4排放通量与总溶解性固体
5.4.6CH4排放通量与盐度
5.4.7CH4排放通量与水温
5.4.8CH4排放通量与总氮
5.4.9CH4排放通量与正磷酸盐
5.5葡萄糖驱动条件下CH4排放实验的结果讨论
5.5.1CH4排放通量与外加碳源的关系
5.5.2CH4排放通量与环境因子的关系
5.5.3植物不同部位对CH4排放的作用
5.6葡萄糖驱动CH4产生的宏观机理分析
5.6.1葡萄糖驱动条件下CH4排放的碳质量平衡分析
5.6.2CH4质量梯度与TOC、TC质量梯度
5.6.3CH4质量梯度与基本水质质量梯度数据相关性分析
5.6.4CH4质量梯度与基本水质质量梯度主成分分析
5.6.5CH4浓度梯度与基本水质浓度梯度数据相关性分析
5.6.6CH4浓度梯度与水质浓度梯度的主成分分析
5.6.7葡萄糖驱动条件下CH4排放的动力学分析
5.7本章　小结
第6章　乙醇驱动条件下CH4排放的宏观碳驱动
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
6.1.10mmol／L乙醇
6.1.22mmol／L乙醇
6.1.34mmol／L乙醇
6.1.48mmol／L乙醇
6.1.516mmol／L乙醇
6.1.632mmol／L乙醇
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
6.2.1进水池（茎十叶）系统（leaf—down）
6.2.2（茎十叶）系统（1eaf—up）
6.3不同浓度下CH4总排放量
6.4乙醇驱动实验讨论
6.4.1植物不同部位的产CH4量分析
6.4.2CH4研究的日变化分析
6.5乙醇驱动CH4产生的宏观机理分析
6.5.1乙醇驱动条件下CH4排放的碳质量平衡分析
6.5.2CH4质量梯度与TOC、TC质量梯度
6.5.3CH4质量梯度与基本水质质量梯度数据相关性分析
6.5.4CH4质量梯度与基本水质质量梯度主成分分析
6.5.5CH4浓度梯度与基本水质浓度梯度数据相关性分析
6.5.6CH4浓度梯度与水质浓度梯度的主成分分析
6.5.7乙醇驱动条件下CH4排放的动力学分析
6.6本章　小结
第7章　尿素驱动条件下CH4排放的宏观碳驱动
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
7.1.1空白实验（0mmol／L尿素）CH4排放
7.1.212.1mmol／L尿素驱动实验的CH4排放
7.1.330mmol／L尿素驱动实验的CH4排放
7.1.445mmol／L尿素驱动实验的CH4排放
7.1.561mmol／L尿素驱动实验的CH4排放
7.1.680mmol／L尿素驱动实验的CH4排放
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
7.2.1进水池（茎十叶）系统（leaf—down）CH4排放通量
7.2.2出水池（茎十叶）系统（leaf—up）CH4排放通量
7.2.3进水池（根+水）系统（root—down）CH4排放通量
7.2.4出水池（根+水）系统（root—up）CH4排放通量
7.3不同浓度下CH4总排放通量
7.4CH4排放与总氮（TN）浓度关系分析
7.5试验讨论
7.5.1植物不同部位的产CH4量分析
7.5.2CH4排放日变化分析
7.6尿素驱动CH4产生的宏观机理分析
7.6.1尿素驱动条件下CH4排放的碳质量平衡分析
7.6.2CH4质量梯度与TOC、TC质量梯度
7.6.3CH4质量梯度与基本水质质量梯度数据相关性分析
7.6.4CH4质量梯度与基本水质质量梯度主成分分析
7.6.5CH4浓度梯度与基本水质浓度梯度数据相关性分析
7.6.6CH4浓度梯度与水质浓度梯度的主成分分析
7.6.7尿素驱动条件下CH4排放的动力学分析
7.7本章　小结
第8章　实验室复合垂直流人工湿地系统CH4排放控制
8.1复合垂直流人工湿地系统出水水质变化
8.2各监测点CH4的排放通量
8.3曝气对CH4排放通量和污水净化效率的影响
8.4曝气时间的影响
8.5曝气位置的影响
8.6开始曝气时间的影响
8.7本章　小结
第9章　野外复合垂直流人工湿地系统CH4排放控制
9.1人工湿地CH4控制结果分析
9.1.1空白试验CH4排放
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
9.2人工湿地中氧气传递效率的分析
9.2.1人工湿地曝气效果分析
9.2.2气体传递过程中的能量损失
9.2.3几种不同曝气处理工艺比较
9.3曝气、水位对人工湿地CH4排放通量的影响分析
9.4曝气对人工湿地污染物去除效果分析
9.5水质对人工湿地CH4排放通量影响分析
9.5.1水温
9.5.2溶解氧
9.5.3pH
9.5.4电导率
9.5.5氧化还原电位
9.5.6营养物质（TC、TOC、TN、TP）
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
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
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
9.7本章　小结
……
第10章　农村非点源污水人工湿地处理系统的CH4排放评估
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
第12童研究展望
主要参考文献