太湖流域入湖河流河口污染物生态净化技术研究

论文摘要

太湖是中国五大湖泊之一,20世纪50年代至80年代,太湖水质较好,完全符合饮用水源地标准,水体以中营养和轻度富营养为主,从20世纪80年代初到90年代中期,因受有机污染影响,太湖水体营养状况上升了2个等级,到目前以中度富营养为主,个别水域已达重富营养化。入湖河口段已经成为太湖污染负荷的最大贡献者和受害者之一。目前,针对河口段修复采用的技术主要有物化技术、生物技术、以及生态修复技术等。生态护坡、生态浮床以及人工湿地在生态修复技术的应用中普遍地被认为净化效果较好,成本较低的选择,在国内和国际上已经有了不少理论上的研究与实践上的运用。围绕着河口复合型污染物净化的问题,通过实地调查和技术方案确定,选择了太湖北部竺山湾的入湖河流雅浦港河口段作为对象,进行污染物检测和示范工程建设。在雅浦港从河口至上游方向1.8km段进行了近10个月监测,分析雅浦港CODMn、 TP和TN变化情况,并发现TN浓度常年处于劣V类,是水质提高的瓶颈所在；确定了原位生态浮床-人工湿地-水生生物塘的水质净化技术路线,并进行了为期2个半月的工程建设；同时,建设了配套的生态护坡和生态浮床小试,在研究中发现,生态护坡对地表径流内CODMn、TP和TN三项常规污染指标都有所消减：在较大流量下（12m3/L）,进水平均CODMn浓度和平均TP浓度可以从Ⅳ类和V类分别提升到Ⅲ类,而在较小流量下（8m3/L）,进水平均TN浓度也可从劣V类提升到V类,生态浮床对水体中的P元素和N元素有良好的净化效果,是一种可在河口污染物治理技术上广泛运用的措施；人工湿地中试研究中,1#拌廊道～4#廊道对CODMn的平均处理效率分别为35%、31%、34%和35%,对TP的平均处理效率分别为57%、58%、61%和54%,对TN的平均处理效率分别为44%、46%、46%和41%。,人工湿地运行初期时,CODMn的沿程浓度逐步下降,处理效率较好,平均去除率能达到50%,同时发现沸石、陶粒对CODMn和TP处理效果较好,人工湿地在蓝藻爆发期时,受高浓度的有机物影响,处理效率变差,湿地内的生态系统变得紊乱,经过10来天尚且难以恢复,10月底由于气温降低,同时进水水质发生变化,进水CODMn浓度基本不变的情况下,硝态氮浓度大幅增加,导致反硝化作用缺乏碳源,出水总氮超标,另外,水力停留时间减少使得人工湿地处理效果有所下降；雅浦港河口污染物强化净化示范工程经过5个月的运行,系统对CODMn、TP和TN都有较好的处理效果,其中CODMn的平均处理效率为44%,TP为72%,TN为49%,系统虽然在8月和9月初蓝藻暴发时期的高污染负荷下处理效果变差,但是通过自身净化,处理效果经过一个月后能基本恢复。生态护坡,生态浮床以及人工湿地对河水水质都有良好的净化效果,同时通过一定设计搭配,组成整体生态净化系统,能使水中污染物含量得以稳定。如果对技术方式以及监测方式进行一定优化,如生态护坡优先选择处理总体效果较好的复合式介质筛护坡作为主要建设对象,生态浮床监测中进行结构上的设计,采用更为科学和直观的监测方式,能使得处理效果提高和研究结论更加合理。另外,人工湿地加大预处理强度,针对季节变化而采用出水回流和添加碳源等方式,可提高污染物处理效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 太湖河口受污染水体净化技术概述
• 1.1 太湖富营养化现状及产生原因分析
• 1.1.1 太湖富营养化现状
• 1.1.2 太湖富营养化产生的原因
• 1.2 河口受污染水体水质特征及危害
• 1.2.1 河口受污染水体的水质特征
• 1.2.2 河口水体受污染的危害
• 1.3 河口污染物强化净化技术研究进展
• 1.3.1 物化技术
• 1.3.2 生物技术
• 1.3.3 生态修复技术
• 1.4 人工湿地处理技术在河流治理中的应用
• 1.4.1 国内河流污染特点和治理现状
• 1.4.2 人工湿地对河道水质净化实例分析
• 1.4.3 处理河水效率的几种影响因素
• 第2章 研究背景、研究目的、技术路线及研究内容
• 2.1 研究背景
• 2.2 研究目的
• 2.3 研究内容
• 2.3.1 雅浦港河口污染物成因
• 2.3.2 雅浦港河口段仿自然生态—景观型堤岸构建技术
• 2.3.3 雅浦港河口段的异位—原位人工湿地耦合净化技术体系
• 2.3.4 雅浦港河口污染物强化净化技术示范工程
• 2.4 技术路线
• 第3章 雅浦港河口水质监测与污染物成因分析
• 3.1 研究目的
• 3.2 河口水质监测方案
• 3.3 试验材料与方法
• 3.3.1 水质监测方法
• 3.3.2 富营养化评价方法
• 3.4 水质监测试验结果
• 3.4.1 水体污染物监测结果
• 3.4.2 富营养化现状评价结果
• 3.5 河口水质污染物成因分析与对策建议
• 3.6 本章小结
• 第4章 雅浦港河口污染物强化净化示范工程设计与建设
• 4.1 设计基础
• 4.1.1 设计原则
• 4.1.2 建设用地
• 4.1.3 主要建设材料选择依据
• 4.2 雅浦港-太湖水系循环技术方案
• 4.3 示范工程建设内容
• 4.3.1 潜流人工湿地
• 4.3.2 生态护坡和生态浮床
• 4.3.3 水生生物塘
• 第5章 护坡-生态浮床技术净化河口污染物小试研究
• 5.1 研究目的
• 5.2 试验装置、材料与方法
• 5.2.1 生态护坡试验装置、材料与方法
• 5.2.2 生态浮床试验装备、材料与方法
• 5.3 试验结果与讨论
• 5.3.1 不同结构类型饱和程度和截流效果比较
• 5.3.2 不同结构类型护坡对污染物去除效果与讨论
• 5.3.3 生态浮床对污染物去除效果与讨论
• 5.4 本章小结
• 第6章 水平潜流人工湿地净化河口污染物示范工程研究
• 6.1 研究目的
• 6.2 试验装置、材料与方法
• 6.2.1 试验装置、材料
• 6.2.2 进水水质及测试方法
• 6.2.3 运行管理
• 6.3 人工湿地对各污染物处理效果分析
• Mn的处理效果分析'>6.3.1 人工湿地对COD_Mn的处理效果分析
• 6.3.2 人工湿地对TP处理效果分析
• 6.3.3 人工湿地对N元素处理效果分析
• 6.3.4 蓝藻爆发期与非蓝藻爆发期试验结果
• 6.4 不同阶段人工湿地沿程处理效果监测与分析
• 6.4.1 人工湿地运行初期沿程分析
• 6.4.2 人工湿地运行稳定期沿程分析
• 6.4.3 蓝藻爆发后的进水对人工湿地影响的沿程分析
• 6.5 改变停留时间后处理效果的变化
• 6.6 本章小结
• 第7章 雅浦港河口污染物强化净化示范工程运行效果
• 7.1 研究目的
• 7.2 运行与管理
• 7.3 测试指标与方法
• 7.4 试验结果分析与讨论
• 7.5 本章小结
• 第8章 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录