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武汉理工大学全日制硕士学术型研究生开题申请表学院：土建学院专业：市政工程年级：2012级研究生姓名陈俊杰导师姓名张翔凌申请理由本人已修完个人培养计划中的全部课程，成绩合格（见附表），并已完成必修环节。研究生签字：年月日导师意见导师签字：年月日学院意见主管领导签字（章）：年月日注：1.学院受理开题申请时间为每年4月份和10月份；2.各学院研究生工作办公室在开题受理结束后一周内将本学院所有开题人员进行统计，报研究生院培养处。全日制硕士学术型研究生课程成绩表姓名陈俊杰入学年月2012年9月学院土木工程与建筑学院专业市政工程课程名称类别学时学分成绩学习时间备注第一外国语（英）上学位482.4681第一外国语（英）下学位522.6642应用数理统计学位402632流体力学学位362851生物化学学位362921污水处理原理学位36285.72给水处理原理学位362842市政工程专业外语学位181781自然辩证法概论学位18186.61中国特色社会主义理论与实践学位362861水质分析实验技术选修362852水处理新材料的理论和应用选修362902活性污泥动力学选修181842市政工程新进展选修362872课程总学分：26学位课学分：19学位课平均成绩：79.2学院对以上成绩的真实性进行确认:经审查，上述成绩真实有效。审核人签字：年月日研究生选题报告书（供全日制硕士学术型研究生用）选题题目LDHs覆膜改性沸石基质对垂直流人工湿地净化效果影响研究研究生姓名陈俊杰入学年月2012年9月导师姓名张翔凌职称副教授所属学院土木工程与建筑学院专业市政工程研究方向水污染控制理论及应用选题报告时间：2013年12月30日说明1．选题报告可打印或用黑色钢笔逐栏填写，要求字迹清晰，文句通顺。2．选题报告所列各栏内容要详细填写、要求重点突出。3．选题报告于第三学期开始，最迟不能超过第四学期末完成。4．选题报告是中期考核筛选工作的一部份，选题报告不合格者不得进入论文工作阶段。5．自备案之日起，满8个月后方可进行论文答辩。注：1．一至三的内容可打印加页（空表可在校园网上下载），四至五的内容，用碳素墨水填写在表内。2．研究生将选题报告完成后交各学院备案，论文答辩后，由答辩委员会秘书将此表与《硕士学位申请及评定书》等材料一同交院（系）学位评定分委员会转校学位办公室。全日制硕士学术型研究生选题报告书一、文献查阅报告：（附所阅读的主要文献至少40篇以上）人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。早在1903年，建在英国约克郡Earby的污水处理系统，被认为是世界上第一个用于处理污水的人工湿地，连续运行直到1992年。在20世纪70年代德国学者Kichunth提出根区法（theroot-zone-method）理论之后，人工湿地生态系统在世界各地逐渐受到重视并被运用。我国在人工湿地方面的研究较晚直到七五期间才有了一定的规模，但主要还是机理性的研究，大致落后发达国家十余年，应用上也相对迟缓，工程实例较少。1990年7月国家环保总局华南环保所在深圳建造的白泥坑人工湿地工程(日处理污水3100t）可以看作是首次实践，效果良好（BOD去除率90%，COD去除率80.47%，SS去除率93%）值得欣慰的是，目前我国大多数城市已经开始着手应用工作。2002年，日处理污水50000t的人工湿地污水处理厂在江苏泗洪县竣工；武汉市、深圳市、沈阳市、上海市也在开展积极的设计、规划工作。人工湿地是利用人为手段建立起来的具有湿地性质的生态系统，是由一些浮水、挺水及潜水植物，微生物、野生动物及处于水饱和状态的基质层所组成的复合体。一般的人工湿地系统包括如下五个要素：（1）有具备一定过水能力的基质层；（2）有可能在处于水饱和厌氧状态的基质层中生长的植物；（3）有可在基质层中及基质表面流动的水流；（4）有无脊椎动物和脊椎动物；（5）有好氧和厌氧微生物(细菌、真菌、藻类和原生物等)。人工湿地系统较其他污水处理系统具有如下优点：（1）建造和运行费用便宜；（2）易于维护，技术含量低；（3）可进行有效可靠的废水处理；（4）可缓冲水力和污染负荷的冲击；（5）可提供和间接提供效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。按照系统布水方式的不同，人工湿地系统一般可分为自由表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。不同类型人工湿地对特征污染物的去除效果不同[1]。自由表面流人工湿地：与自然湿地类似，废水从湿地表面流过。但是，自由表面流人工湿地是人工设计、监督管理的湿地系统，去污效果优于自然湿地系统。这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点，但占地面积较大，水力负荷率较小，去污能力有限。自由表面流人工湿地中氧的来源主要靠水体表面扩散、植物根系的传输和植物的光合作用，但传输能力十分有限。水平潜流人工湿地：由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设有防渗层，防止污染地下水。与自由表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大和污染负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象。目前，水平潜流人工湿地已被美国、日本、澳大利亚、德国、瑞典、英国、荷兰和挪威等国家广泛使用。这种类型人工湿地的缺点是控制相对复杂，脱P、除N的效果不如垂直潜流人工湿地。垂直潜流人工湿地：包括单一垂直流和复合垂直流。单一垂直流是污水在重力作用下垂直地透过基质表面并在下部沿一定方向集中于一收集管中排出。其不但具有潜流型人工湿地的优点，而且能充分利用基质表面，提高处理效率，根据欧洲一垂直流湿地的多年监测数据表明其处理能力可达到800PE/hat。但会因输入到底层O2的匮乏，而使N的去除效果也不好；复合垂直流人工湿地(IntegratedVerticalFlowConstructedWetland，IVCW)是近年来兴起的一种新型污水处理技术，它由一下行流池和一上行流池组成。下行流池中表面为一排上半面截除的布水管，下钻小孔，使进水均匀地分布到湿地表面，能充分利用垂直流湿地的界面作用;上行池填料表面为一排集水管，下钻小孔用来收集出水，下行一上行池底由许多有小孔的塑料管相连，下行池比上行池略高。复合垂直流人工湿地与单一垂直流相比，首先，由于使用布水管进水，水流不易短路，并且较均匀;其次，污水在湿地中的停留时间延长，使得处理更充分;最后，由于下行流池比上行流池略高，使得复O2迅速，同时因为多了一个上行流池，通过植物作用增加了O2的供给有利于根区好氧微生物的活动，不但使硝化作用加强，而且改变了潜流及垂直流湿地出水的厌氧状况，出水气味清新，并因为随氧化还原电位的升高使得P的释放缓慢，因而可获得较好营养盐去除结果。单一和复合垂直流人工湿地对有机物的去除能力不如水平潜流人工湿地系统，落干/淹水时间较长，控制相对复杂，夏季有孳生蚊蝇的现象。基质作为人工湿地的重要组成部分，对于净化污水中的污染物，特别是有机污染物有着重要的作用。基质不仅是水生植物和微生物赖以生存的场所也是将污水转变成清水的区域，是有机污染物转为无机无毒物质的枢纽，其组成直接关系到氮磷的处理效率[2]。随着材料学科的发展，大量新型功能材料的出现，使得对天然基质进行适当改性以使其具有高效净化功能成为可能；在众多新型功能材料中，层状双氢氧化物(LDHs)是一种类似于蒙脱石的阴离子层状化合物，又称阴离子黏土、水滑石，其组成结构特殊，两边由2价和3价金属离子正电荷片组成，中间是阴离子和水分子，表面具有微孔结构．由于LDHs具有酸性和碱性特征、层间阴离子可交换性及微孔结构等特性，且其组成结构中的2价和3价金属离子可使LDHs兼具不同的化学性质。而不同种类的金属离子又会使其物理构型和表面特性发生不同变化，因此可利用LDHs的特殊构型[3]，对常用的垂直流人工湿地基质进行双金属化合物合成LDHs覆膜改性，从而将其运用到污水处理上面。张翔凌[4]通过取砾石、沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、高炉钢渣、圆陶粒8种填料，在较高水力负荷(1000—2500mm·d-1)的条件下，进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验。结果表明，选择合适的填料可以使垂直流人工湿地在较高的水力负荷下具有较好的处理效果，并能提高单位面积的处理量以及减少湿地占地面积；在相同的实验条件，相同的进水水质和水力负荷的情况下，无烟煤、圆陶粒、砾石具有较好的去除有机物的能力，沸石和陶瓷有较好的去除总氮和暗淡的能力，高炉钢渣和无烟煤有较好的除磷能力。武俊梅[5]通过在高水力负荷(2400-3400mm/d)条件下，以沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、砾石、钢渣和生物陶粒为填料，进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验(历时25个月)．结果表明，实验系统运行一段时间后逐渐成熟，各填料对COD的去除率较运行初期有不同程度的提高，在第5阶段均具有较好去除有机物的能力，其中生物陶粒去除效果最好；沸石对污水中氮素的去除率显著性高于其他填料，并且处理效果稳定，陶瓷滤料和蛭石次之，其他填料对氮素平均去除率较低，且随着系统的运行均有一定程度的降低；钢渣和无烟煤具有长期去除磷素的能力，生物陶粒次之，而其他填料对TP的去除率较低，且均有不同程度的SRP释放。张翔凌[3]通过选取生物陶粒、无烟煤、沸石3种垂直流人工湿地常用基质，采甩金属摩尔比（M2+：M3+)为2：1的MgCl2溶液和FeCl3溶液在碱性条件下共沉淀即时生成MgFe-LDHs，并将其覆膜于所选3种垂直流人工湿地基质表面；构建模拟基质试验柱，对改性前后的6种基质进行垂直流人工湿地模拟柱净化受污染湖水的小试试验，并进行对比分析。结果表明：该种针对垂直流人工湿地典型基质的MgFe-LDHs覆膜改性方式可行：改性后的3种基质对CODcr、氨氮、总磷的净化效果均有不同程度的提高；其中，无烟煤基质的覆膜改性性能最优，改性后的无烟煤基质对CODcr，、氨氮、总磷的平均去除率分别超过了80％、60％和90％。杜尚丰[6]通过研究以硝酸锌、硝酸铝为原料，氢氧化钠为沉淀剂，在N2保护气氛下，采用恒定pH值法进行共沉淀合成锌铝层状复合氢氧化物[ZnAl-LDH(LayeredDoubleHydroxides，LDH)]。以XRD分析确定其结构类型，通过DTA考察其热行为，用FESEM观察其形貌特征，探讨了合成ZaAl-LDH及其煅烧产物(LayereddouseOxides，LDO)对污水处理性能的影响。结果表明：用类水滑石材料和氯化锌的协同作用，对造纸各阶段污水中的有色物质都能够达到比较好的吸附效果，大幅度降低了造纸污水的色度，充分说明这种处理方法用于大规模造纸废水处理是完全可行的；水滑石煅烧后得到的复合氧化物联和氯化锌仍然对污水有比较好的处理效果。程翔[7]通过共沉淀法合成了ZnAlLa三元类水滑石，并考察了其结构特征和对磷酸根的吸附性能。结果表明，在保持类水滑石层状结构的条件下，La的适量掺杂使磷酸根的吸附量提高了41.9%。300℃焙烧处理后，ZnAlLa样品转化为亚稳态的复合金属氧化物。同时比表面积明显增加，其磷酸根吸附量约为焙烧前的1.48倍。ZnAlLa对磷酸根的吸附在pH变化及竞争离子存在时表现出较强的稳定性。该吸附剂对污泥脱水液中磷酸根的吸附符合假二级吸附动力学；吸附等温线表现为Langmuir型。马明海[8]利用层状双氢氧化物的结构记忆效应，探讨了焙烧水滑石处理模拟含硝酸盐废水的可行性，考察了pH值、温度、反应时间、振荡速度等因素对硝酸盐去除率的影响。结果表明，焙烧水滑石对硝酸盐氮显示出了优异的吸附性能。当pH为9、温度25℃、反应时间120min、HTC投加量0．1g/100ml、振荡速度150r/min、硝酸盐氮初始浓度100mg/L时，焙烧水滑石对硝酸盐氮的去除率高达96.73%，为高浓度含硝酸盐氮废水的处理和水体富营养化的控制提供了参考。可以看出人工