乌梁素海生态修复措施及试验研究

论文摘要

随着我国经济的快速发展和城市化步伐的不断加快,大量的污水及营养物质被排入湖中,造成湖泊水质恶化、生态功能退化。位于农业灌区中的湖泊更是灌区各类污水的天然纳污水体,本文针对我国灌区湖泊污染治理尚未得到人们普遍重视、治理技术不够完善和成熟的现状,以内蒙古河套灌区的乌梁素海为研究对象,在分析了其水文状况、污染源及污染负荷的基础上,研究提出一套适合灌区湖泊特点的生态修复措施,并对曝气塘、生物生态基、人工湿地等技术进行了实验研究。主要研究内容和结论如下：（1）全面分析了乌梁素海的点源污染、农业面源污染、丘陵地区水土流失和湖泊内源污染,并对主要污染源源强进行了分析计算。（2）针对乌梁素海灌区湖泊的水质现状和污染特点,提出了先截污后修复、湖内湖外同时修复的湖泊生态修复体系,构建湖体生物多样性、恢复湖泊健康。（3）建立了试验模型,对生物生态基-人工湿地和曝气塘-人工湿地的净化效果进行试验研究,发现组合系统的净化效果均比单独采用人工湿地的净化效果有所提高。生态基-人工湿地对TN、COD、NO3-N、NH3-N的去除率比曝气塘-人工湿地分别提高了9.07%、5.49%、24.49%、0.17%,对TP的去除性能略差一些,去除率降低了2.06%。①生物生态基-人工湿地组合系统中,生物生态基对COD、TN、NH3-N和NO3-N的预处理效果较好,贡献率均在52%以上；组合系统的最佳水力停留时间是5d；在系统所能承受的污染负荷范围内,进水污染物浓度越高,去除效果越好；PH值在7-8之间系统脱氮除磷的效果较好；季节变化会影响组合系统的处理性能,冬季的处理效果有所下降。②曝气塘-人工湿地组合系统的最佳水力停留时间是5d；污水在进入人工湿地前经过曝气塘预处理,可以提高人工湿地中的溶解氧含量；组合系统中,曝气塘的主要作用是增强组合系统对COD和NH3-N去除性能,人工湿地的主要作用则是脱氮除磷并进一步降解污水中的有机物。（4）对乌梁素海农田退水的人工湿地修复措施进行了工程设计,提出分别在主排干、8排干和9排干的入湖处修建生物塘-人工湿地系统处理农田退水,经计算所需人工湿地面积分别391.00ha、67.50 ha、36.50 ha,人工湿地采取表流和潜流串联的组合形式以弥补单一类型的不足,在生物塘中增加生态基和曝气设备来提高生物塘的去污性能,缩短水力停留时间,减小占地面积。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 灌区湖泊的污染现状
• 1.1.2 灌区湖泊污染的危害
• 1.2 生态修复理论
• 1.3 研究进展
• 1.3.1 国外研究进展
• 1.3.2 国内研究进展
• 1.4 研究内容
• 2 乌梁素海概况
• 2.1 概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 水文气象
• 2.1.3 生物资源
• 2.2 水环境现状
• 2.3 污染源分析
• 2.4 入湖水质
• 3 乌梁素海生态修复措施研究
• 3.1 修复措施的选取原则
• 3.2 污染源控制措施
• 3.2.1 点源污染控制措施
• 3.2.2 农业面源污染控制措施
• 3.2.3 水土流失控制措施
• 3.3 生态修复措施
• 3.3.1 环境疏浚
• 3.3.2 人工曝气
• 3.3.3 水生植物修复
• 3.3.4 生态浮床
• 3.3.5 生物生态基
• 3.3.6 构建完整的水生生态系统
• 4 乌梁素海生态修复试验研究
• 4.1 试验方案
• 4.2 试验设计
• 4.2.1 试验装置
• 4.2.2 供试污水
• 4.2.3 试验安排
• 4.2.4 测试项目及方法
• 4.3 生物生态基-人工湿地组合系统净化效果的试验研究
• 4.3.1 生态基的启动试验
• 4.3.2 组合系统各单元的净化效果
• 4.3.3 水力停留时间对组合系统净化效果的影响
• 4.3.4 污染负荷对组合系统净化效果的影响
• 4.3.5 PH值对组合系统净化效果的影响
• 4.3.6 季节变化对组合系统净化效果的影响
• 4.4 曝气塘-人工湿地组合系统净化效果的试验研究
• 4.4.1 组合系统各单元的净化效果
• 4.4.2 人工湿地中溶解氧浓度随水力停留时间的变化
• 4.4.3 水力停留时间对组合系统净化效果的影响
• 4.4.4 溶解氧浓度对组合系统净化效果的影响
• 4.5 生物组合系统去污性能比较
• 4.5.1 统计量描述
• 4.5.2 不同处理系统净化效果比较
• 4.6 本章小结
• 5 人工湿地修复技术工程设计
• 5.1 可行性研究
• 5.2 治理区域
• 5.3 工艺设计
• 5.3.1 工艺流程
• 5.3.2 设计流量
• 5.3.3 曝气生物塘
• 5.3.4 人工湿地的类型
• 5.3.4 人工湿地的植物
• 5.3.5 人工湿地组合方式
• 5.3.6 人工湿地的参数设计
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录