洱海流域入湖河流污染分析及人工湿地处理技术研究

论文摘要

虽然经过―十一五‖阶段的治理,但我国湖泊富营养化形式依然严峻,湖泊富营养化治理仍然是目前我国水环境领域最为艰巨的任务之一。云南大理洱海作为―富营养化初期湖泊‖的代表,处于富营养化进程的关键转型期,在较大治理力度下水质趋于好转,但在入湖污染量超负荷情况下,水质会向富营养化转变。分析流域水环境污染特征,加强流域污染控制,强化现有污染治理技术,对控制和改善洱海的富营养化趋势有重要作用,也为我国湖泊的富营养化治理提供有效参考。随着―十一五‖各项工程的建设实施,洱海流域污染控制的重点已经从集中的污染治理工程建设转移到负荷较大而浓度较低的入湖河流与低污染水的综合治理。本文对洱海北部入湖河流污染特征和湿地工程污染负荷削减情况进行分析,研究人工湿地技术对入湖河流低污染水的处理效果;通过在人工湿地中试试验中增加曝气等强化措施,提高污染物去除率,最终形成适合大理洱海流域的具有推广价值的低污染水处理关键技术。主要研究内容包括:（1）分别从空间和时间两个角度,采用综合水质标识指数法和等标污染负荷法,分析罗时江和永安江的主要污染物、主要污染区段和不同时期的污染特征。（2）对邓北桥湿地和罗时江河口湿地开展定期水质监测工作,与永安江和罗时江的水质监测数据相结合,研究现有湿地工程对洱海流域入湖河流低污染水的治理效果。（3）建立人工湿地中试装置,对比波形潜流人工湿地（W-SFCW）与潜流人工湿地（SFCW）污染物去除效果,并且研究强化曝气措施对有机物,氨氮和总氮等污染物的去除效果的提高。研究表明,罗时江和永安江水质总体评价分别为Ⅴ类和劣Ⅴ类,水质污染状况较为严重。其中,春、夏季为主要污染时段,总氮和总磷为主要污染指标。据估算,2010年―两江‖入湖污染负荷总量总氮为129.5t/a,总磷为5.1t/a。―两江‖在入湖前经过多处污染控制工程的治理,水质都有不同程度改善,入湖口水质基本达到Ⅲ类,但整体水质较差并且随季节变化有较大波动。邓北桥湿地和罗时江河口湿地分别用来治理永安江和罗时江。监测结果表明,邓北桥湿地出水水质全年均达到Ⅲ类,罗时江河口湿地仅有总氮没有达到Ⅲ类。邓北桥湿地全年总氮、总磷负荷削减量分别为7.3t/a和0.42t/a,罗时江河口湿地全年总氮、总磷负荷削减量分别为38.4t/a和2.1t/a,两座湿地工程对低污染河水都起到良好的净化作用,但出水水质波动性较强,在入水污染负荷较高的情况下,出水水质仍有可能低于Ⅲ类。由小型湿地模型实验数据可知,W-SFCW处理效果优于SFCW。局部强化曝气措施可以有效提高总氮和氨氮的去除率。曝气后总氮平均去除率由38.7%提高至86.5%,氨氮平均去除率由16.3%提高至82.3%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 洱海流域概况
• 1.1.1 自然环境概况
• 1.1.2 社会经济发展概况
• 1.1.3 洱海水质污染现状
• 1.2 农业面源污染
• 1.2.1 农业面源污染定义和特点
• 1.2.2 洱海流域农业面源污染现状
• 1.2.3 国内外面源污染的研究方法
• 1.3 洱海流域入湖河流概况
• 1.3.1 入湖河流污染现状
• 1.3.2 罗时江概况
• 1.3.3 永安江概况
• 1.4 低污染水
• 1.4.1 入湖河流低污染水特征
• 1.4.2 低污染水处理方法
• 1.5 人工湿地处理技术
• 1.5.1 人工湿地处理技术的优缺点
• 1.5.2 人工湿地技术的研究现状及进展
• 第二章 研究目的、内容和方法
• 2.1 课题来源
• 2.2 研究目的及意义
• 2.3 研究内容
• 2.3.1 洱海流域北部主要入湖河流污染特征分析
• 2.3.2 洱海流域湿地工程的水质改善效果分析
• 2.3.3 低污染水人工湿地处理中试分析
• 2.4 实验材料和方法
• 2.4.1 实验药剂与仪器
• 2.4.2 水质测定方法
• 第三章 洱海流域北部主要入湖河流污染特征分析
• 3.1 采样断面设置
• 3.2 水质状况评价
• 3.3 综合水质标识指数评价
• 3.3.1 综合水质标识指数法
• 3.3.2 罗时江综合水质标识指数评价
• 3.3.3 永安江综合水质标识指数评价
• 3.4 等标污染负荷评价
• 3.4.1 等标污染负荷评价法
• 3.4.2 罗时江和永安江等标污染负荷评价
• 3.5 入湖污染负荷量估算
• 3.6 本章小结
• 第四章 洱海流域湿地工程的水质改善效果分析
• 4.1 邓北桥湿地水质改善效果分析
• 4.1.1 邓北桥湿地概况
• 4.1.2 邓北桥湿地进出水水质评价
• 4.1.3 邓北桥湿地污染负荷削减量
• 4.2 罗时江河口湿地水质改善效果分析
• 4.2.1 罗时江河口湿地概况
• 4.2.2 罗时江河口湿地进出水水质评价
• 4.2.3 罗时江河口湿地污染负荷削减量
• 4.3 本章小结
• 第五章 低污染水人工湿地处理中试分析
• 5.1 人工湿地装置介绍
• 5.1.1 波形潜流人工湿地设计
• 5.1.2 采样管布设
• 5.1.3 湿地基质
• 5.1.4 实验水质
• 5.2 不同类型人工湿地污染物去除效果研究
• 5.2.1 不同类型人工湿地氨氮去除效果对比
• 5.2.2 不同类型人工湿地总氮去除效果对比
• 5.2.3 不同类型人工湿地高锰酸盐指数去除效果对比
• 5.3 曝气前后波形人工湿地污染物去除效果研究
• 5.3.1 曝气前后波形人工湿地对氨氮的去除效果
• 5.3.2 曝气前后波形人工湿地对总氮的去除效果
• 5.3.3 曝气前后波形人工湿地对高锰酸盐指数的去除效果
• 5.4 曝气对湿地内部氮污染物的分布影响研究
• 5.4.1 曝气前波形潜流湿地氮污染物分布
• 5.4.2 曝气后波形潜流湿地氮污染物分布
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文