【摘要】：隨著大理市人口的增加及當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,洱海正處于由輕度營(yíng)養(yǎng)化向中度營(yíng)養(yǎng)化轉(zhuǎn)變的過渡階段。目前流域內(nèi)高濃度污水的排放已得到了普遍控制,但入湖溝渠中低污染水體的排放,已成為湖泊保護(hù)的新難點(diǎn)。為減輕入湖溝渠中低污染水對(duì)洱海水質(zhì)的影響,大理市根據(jù)當(dāng)?shù)氐貏?shì)特征及溝渠中低污染水的水質(zhì)特點(diǎn),采用“調(diào)蓄塘+表流濕地+生態(tài)植物塘”的模式,在洱海周邊新建100多個(gè)多級(jí)生態(tài)庫塘-濕地系統(tǒng),用以處理入湖溝渠中的低污染水體,減少入湖污染負(fù)荷量。本研究針對(duì)大理市洱海入湖溝渠低污染水的處理,在洱海西區(qū)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)共選取8個(gè)多級(jí)生態(tài)庫塘-濕地系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過定期采樣監(jiān)測(cè)各系統(tǒng)及其各個(gè)子單元的進(jìn)出水水質(zhì),研究分析多級(jí)生態(tài)庫塘-濕地系統(tǒng)的進(jìn)出水水質(zhì)特點(diǎn)及其運(yùn)行效果;針對(duì)多級(jí)庫塘-濕地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征,選取一個(gè)典型系統(tǒng),根據(jù)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)變化,建立氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的沿程削減模型;將該模型應(yīng)用于其他7個(gè)庫塘-濕地系統(tǒng)中,通過配對(duì)樣本t測(cè)驗(yàn),對(duì)擬合值和實(shí)測(cè)值進(jìn)行檢驗(yàn),以驗(yàn)證模型是否具有普遍適用性。以期為多級(jí)生態(tài)庫塘-濕地系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理及后期的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。主要取得以下結(jié)論:(1)海西區(qū)域多級(jí)生態(tài)庫塘-濕地系統(tǒng)進(jìn)水ρ(TN)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~--N)、ρ(TP)及ρ(PO_4~(3-)-P)分別為0.85~37.97、0.13~24.69、0.22~15.05、0.09~12.94、0.004~5.504 mg/L,遠(yuǎn)高于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[ρ(TN)=2 mg/L、ρ(NH_4~+-N)=2 mg/L、ρ(TP)=0.2 mg/L]。出水ρ(TN)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~--N)、ρ(TP)及ρ(PO_4~(3-)-P)依次為0.18~11.58、0.08~7.58、0.06~10.89、0.003~2.806、0.001~1.309 mg/L。各庫塘-濕地系統(tǒng)對(duì)低污染水中η(TN)、η(NH_4~+-N)、η(NO_3~--N)、η(TP)及η(PO_4~(3-)-P)范圍分別為在13.85%~80.75%、22.62%~86.43%、0.4%~99.27%、37.51%~91.30%、0.60%~99.27%。相較于進(jìn)水水體中污染物濃度,水體中氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽得到了有效的凈化效果。多級(jí)庫塘-濕地系統(tǒng)對(duì)氮磷污染物的去除效果因雨、旱季有所差異,旱季系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效果優(yōu)于雨季,旱季間歇性斷流有利于系統(tǒng)中氮磷污染物的去除。(2)以喜洲鎮(zhèn)美壩村“調(diào)蓄塘+表流濕地+沉水植物塘”結(jié)構(gòu)的5級(jí)串聯(lián)表面流庫塘-濕地系統(tǒng)為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)出水ρ(TN)、ρ(TP)平均值分別為1.77、0.05 mg/L,出水水質(zhì)已基本優(yōu)于GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn),且η(TN)、η(TP)的平均去除率分別為57.75%、67.43%。低污染水在經(jīng)過庫塘-濕地系統(tǒng)中調(diào)蓄塘、一級(jí)表流及二級(jí)表流濕地之后,η(TN)、η(TP)的平均去除率依次為45.35%、50.59%,且二級(jí)表流濕地中出水ρ(TN)、ρ(TP)分別為2.36、0.06 mg/L,已達(dá)到較好的出水水質(zhì)。氮、磷污染物濃度沿程削減的模型擬合結(jié)果表明,指數(shù)削減模型較適宜表征ρ(TN)在庫塘-濕地中的過程,而線性削減模型是庫塘-濕地中ρ(TP)沿程削減的最佳擬合模型,該模型的建立可為后續(xù)庫塘-濕地系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及水質(zhì)預(yù)測(cè)提供一定的理論依據(jù)。(3)將上述沿程ρ(TN)、ρ(TP)削減的最佳擬合模型用于擬合其他7個(gè)多級(jí)庫塘-濕地系統(tǒng),通過配對(duì)樣本的t測(cè)驗(yàn),對(duì)擬合值和實(shí)測(cè)值進(jìn)行檢驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)多級(jí)串聯(lián)庫塘-濕地系統(tǒng)中ρ(TN)沿程濃度削減模型并不具有普遍適用性,對(duì)D2、D3串聯(lián)庫塘-濕地系統(tǒng)具有較好的擬合結(jié)果,對(duì)其他串聯(lián)系統(tǒng)的擬合效果較差,因?yàn)橛糜谀Ｐ万?yàn)證的數(shù)據(jù)較少,結(jié)果存在一定的偶然性可能。而ρ(TP)沿程濃度削減模型的擬合值與實(shí)測(cè)值基本R~20.5,該模型可應(yīng)用于預(yù)測(cè)大理市洱海西區(qū)多級(jí)串聯(lián)庫塘-濕地系統(tǒng)中子單元的出水ρ(TP)。
【圖文】：

1 研究背景近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)及城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，大部分湖泊流域的生逐漸加重，大量氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽，有機(jī)物，重金屬等隨著流域徑流進(jìn)入湖導(dǎo)致水體中藍(lán)藻、綠藻等藻類大量生長(zhǎng)，加速水體水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)化程度，致養(yǎng)化，，湖泊功能衰退，嚴(yán)重的甚至還會(huì)導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)失衡[1]。根據(jù) 國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》[2]，全國 112 個(gè)重要湖泊（水庫）中，水質(zhì)為Ⅰ（水庫）僅有 6 個(gè)，占比 5.4%，Ⅱ類 27 個(gè)，占 24.1%；Ⅲ類最多，有 33.0%；Ⅳ類 22 個(gè)，占 19.6%；Ⅴ類 8 個(gè)，占 7.1%；劣Ⅴ類 12 個(gè)，占 染指標(biāo)主要為總磷(TP)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和化學(xué)需氧量(COD)。養(yǎng)狀態(tài)的 109 個(gè)湖泊（水庫）中，69 個(gè)為中度營(yíng)養(yǎng)化，29 個(gè)輕度富營(yíng)為中度富營(yíng)養(yǎng)化。雖通過“十一五”、“十二五”國家重大水專項(xiàng)綜合治太湖等重度富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的情況有所好轉(zhuǎn)，但未來我國湖泊水環(huán)境生態(tài)不容樂觀[3]。

圖 1-2 庫塘-濕地系統(tǒng)中氮的去除機(jī)理（1）沉降及基質(zhì)吸附作用庫塘-濕地系統(tǒng)中的基質(zhì)具有攔截過濾的作用，污水中的氮素可以通過自身自由沉降于系統(tǒng)基質(zhì)中，基質(zhì)也會(huì)直接吸附再通過離子交換固定氮。目前，有關(guān)于人工濕地中基質(zhì)的研究，其種類的選擇也由以往單一的礫石、土壤一類擴(kuò)煤渣、礦渣、巖石等。研究發(fā)現(xiàn)，被濕地系統(tǒng)中基質(zhì)吸收后的氨氮最終也會(huì)通它途徑轉(zhuǎn)換掉，因此，基質(zhì)對(duì)水體中氮的吸附作用不是長(zhǎng)期有效的。但有學(xué)者，土壤如有機(jī)土、黏土等有著較強(qiáng)的離子交換能力，能有效地通過吸附作用去水中的氮，甚至可以提高硝化作用[56-58]。Brix 發(fā)現(xiàn)，土壤作為基質(zhì)時(shí)，氨氮主除途徑為基質(zhì)的吸附作用，加之土壤具有較強(qiáng)的離子交換能力，增加了離子在中的滯留時(shí)間，從而保障了氨氮的去除效果。Brix 還發(fā)現(xiàn)，土壤作為基質(zhì)時(shí)還物生長(zhǎng)的提供了介質(zhì)，為微生物的生長(zhǎng)提供更大的附著界面[59]。（2）氨的揮發(fā)作用庫塘-濕地系統(tǒng)中氨的揮發(fā)主要通過系統(tǒng)水面及水生植物葉片的氨揮發(fā)兩個(gè)。當(dāng)系統(tǒng) pH 值大于 8.0 時(shí)，水中氨氮會(huì)開始揮發(fā)出來，但庫塘-濕地系統(tǒng)中
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2656651