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人工湿地构型设计及其对堵塞与污染物去除的影响

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人工湿地构型设计及其对堵塞与污染物去除的影响

作者：蒋昀耕中国环境科学研究院

学位级别：硕士

随着潜流湿地的长期运行,系统常面临不可避免的严重堵塞的问题,导致水力故障和处理性能降低、使用寿命大幅缩短。近年来,研究人员通过研发强化型人工湿地、优化人工湿地设计和运行参数,以增强人工湿地的处理效果和延长其使用寿命。工艺... 详细信息

随着潜流湿地的长期运行,系统常面临不可避免的严重堵塞的问题,导致水力故障和处理性能降低、使用寿命大幅缩短。近年来,研究人员通过研发强化型人工湿地、优化人工湿地设计和运行参数,以增强人工湿地的处理效果和延长其使用寿命。工艺设计阶段的防堵塞考虑在诸多人工湿地增效和堵塞防治方法中具有前瞻性。针对人工湿地增效和堵塞问题,本论文通过设计和构造多种构型的人工湿地,探究构型对污水处理效果、流场和水力性能、堵塞形成的影响,阐明不同构型潜流湿地中流场分布和常规污染物的分布特征,解析流场的水力特性和污染物的迁移转化规律,揭示不同构型湿地处理性能差异及其机制,针对潜流人工湿地易发生堵塞的问题,研究构型对固体累积空间分布和动态变化的影响,为人工湿地设计优化和寿命延长提供有效支撑。取得主要结论如下:（1）传统型、沿程渐扩型、沿程渐缩型、中心辐射流型、周围辐射流型等水平微尺度人工湿地构型之间,沿程渐缩型的水力性能与缓堵效果最差,沿程渐扩型的水力性能最优,辐射流型水力条件变化相对复杂。矩形边壁型、三角形边壁型、圆形边壁型、斜流型等垂直微尺度人工湿地构型因素对装置的渗透性能影响有限,潜流湿地中存在边壁效应且圆形边壁型性能略优,斜流型在改善渗透性能方面有优势。（2）构型因素对人工湿地水力性能与缓堵能力有明显影响。构型因素对渗透系数（Ks）时间分布与空间分布规律的影响不一致,而排水孔隙度的影响相对一致,且任一构型无法兼具最高降污性能与最良好水力条件。分析Ks的时空分布,可得沿程渐缩型的渗透性能最优,传统型的渗透性能最弱;分析研究排水孔隙度的时空分布,可得沿程渐缩型和传统型的缓堵效果更优,沿程渐扩型和中心辐射流型缓堵能力最弱;分析水力停留时间（HRT）的时空分布和示踪曲线（RTD）分布,可得中心辐射流型的流场分布最均匀,周围辐射流型、传统型的流场不均,易出现水力问题。（3）构型因素对人工湿地污染物去除能力及空间分布有明显影响。周围辐射流型的理化条件最利于污染去除;周围辐射流型、阶梯循环流型的污染去除能力最强,对高锰酸盐指数(CODMn)、总氮（TN）、总磷（TP）、总悬浮固体（TSS）处理能力较高;而氨氮（NH3-N）浓度总体呈上升趋势,传统型波动较大。水文因素对于水质参数随时间变化的作用显著,而理化因素的作用不显著。不同构型的污染物空间分布差异较大,不同污染物在各构型间的变化规律差异较大。理化因子对不同构型人工湿地水质参数的空间分布影响作用不同,理化因子对传统型、中心辐射流型水质参数空间分布的作用显著,而对沿程渐扩型与沿程渐缩型的影响极小。（4）通过人工湿地工程的实地研究,验证了部分实验室关于构型因素影响的相关结论。人工湿地工程的Ks分布表明沿程渐缩型比传统型具更好的流场分布和缓堵效果。沿程渐缩型的构造更利于流态呈推流,并利于水流在路径较长时的平稳推进;沿程渐扩型、传统型流场均受到横向扰动多,堵塞的空间分布不规则。

关键词：人工湿地构型水力堵塞污染物去除

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膜序批式反应器污染物去除特性研究

环境科学与技术 2008年第10期31卷 112-113,117页

作者：张胜徐立荣竺建荣刘鸿亮大同市环保局山西大同037006 北京师范大学环境学院北京100875

实验采取厌/好氧交替运行方式,实验室人工配水,研究了MSBR对COD、NH4+-N、浊度的去除特性,研究结果表明,MSBR污泥具有较高的活性,对COD、NH4+-N的去除率在95%以上,对浊度的去除率在97%以上。

关键词： MSBR 污泥活性浊度污染物去除

光暗环境下活性污泥的生长衰减与污染物去除研究

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光暗环境下活性污泥的生长衰减与污染物去除研究

作者：叶佳松武汉科技大学

学位级别：硕士

随着城市化发展和人们对环境质量的要求提高,污水厂采用了生物池加盖、半地下式、全地下式的污水处理方式,导致活性污泥的生存环境由传统的太阳光环境转入了黑暗环境,黑暗环境对活性污泥的污染物去除和生长衰减是否有影响鲜有报道。本... 详细信息

随着城市化发展和人们对环境质量的要求提高,污水厂采用了生物池加盖、半地下式、全地下式的污水处理方式,导致活性污泥的生存环境由传统的太阳光环境转入了黑暗环境,黑暗环境对活性污泥的污染物去除和生长衰减是否有影响鲜有报道。本研究在综述有机物和细菌光敏性的基础上,在光环境、暗环境下对比研究活性污泥的碳氮磷去除性能,并通过统计学方法找出有显著差异的指标,同时从生物量、化学计量学和动力学参数、维持能、胞外多聚物和胞内储存物、呼吸图谱、群落结构方面研究了活性污泥的生长衰减特性。得到的试验结果如下:(1)光环境的出水更优,光、暗环境对出水COD、氨氮、P有显著影响。暗环境下,厌氧段有更多的有机氮转化为氨氮,COD降解量和PHB储存量减少5%0%,但好氧段单位PHB的吸磷量提高了20%。暗环境出水的有机物分子量大,聚合度低,腐殖度高。暗环境下活性污泥沉降性能更好。(2)与光环境相比,污泥浓度MLSS、MLVSS无显著区别,暗环境下污泥的真实产率系数Y、衰减系数b均减小,表观产率系数Y增大,异养菌最大比增殖速率μ略微变小,生长曲线稳定期的生物量减少,生物量中菌体含量略有增多,内源呼吸比例升高,暗环境下污泥处于生长衰减都变慢的生存优先模式,其原因为:暗环境污泥对乙酸钠的亲和力降低,能量分配偏向于氧化产能,用于生长、储存、维持的能量分配减少。(3)与光环境相比,暗环境下活性污泥絮体粒径明显增大,EPS总量减少,特别是EPS中多糖减少,污泥结构比光环境更稳定。(4)光、暗环境下活性污泥组成均是变形菌门和拟杆菌门为主。暗环境下,反硝化菌属陶厄氏菌属(Thauera)和OD1 genera incertae sedis菌属减少,未定义种属、产PHB菌(Plasticicumulans)、聚糖菌(Defluviicoccus)、丙酸弧菌(Propionivibrio)、纤维素降解菌(Chryseolinea)增多。光、暗环境下菌群丰度差异显著。

关键词：活性污泥光暗环境生长衰减污染物去除动力学

钠、钙盐胁迫下潜流湿地植物应激和污染物去除特性

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钠、钙盐胁迫下潜流湿地植物应激和污染物去除特性

作者：赵斯琦西安建筑科技大学

学位级别：硕士

钠、钙盐会破坏人工湿地根区的渗透平衡,从而抑制植物的生长、致使微生物脱水失活,影响人工湿地对污染物的去除效果。种植不同植物、不同深度的湿地具有不同的根区环境,在面对钠、钙盐胁迫时的优劣势尚不清晰,机理也尚未充分阐明。为此... 详细信息

钠、钙盐会破坏人工湿地根区的渗透平衡,从而抑制植物的生长、致使微生物脱水失活,影响人工湿地对污染物的去除效果。种植不同植物、不同深度的湿地具有不同的根区环境,在面对钠、钙盐胁迫时的优劣势尚不清晰,机理也尚未充分阐明。为此,以菖蒲和白掌为湿地栽培植物,通过比较钠、钙盐胁迫下,2种深度湿地中菖蒲和白掌的生理应激、根区环境的特性及湿地污染物去除效果之间的相关性,探讨湿地深度和湿地植物的改变对湿地处理钠、钙盐废水的影响,以便为优化处理含盐废水的潜流湿地的设计与运行提供理论支撑。主要结论如下:(1)钠、钙盐胁迫下,菖蒲和白掌的应激为:外观形态的恶化,叶绿素含量显著降低,地上部分生长缓慢,高渗透压下根系的黑变,并且胁迫后期通过茎向外泌盐的方式维持植株的生长。0.6-CW(深度为0.6m的潜流人工湿地)中植物的外观恶化情况要弱于0.1-CW(深度为0.1m的潜流人工湿地);白掌的根系量更多,外观恶化情况也弱于菖蒲,即从植物生长的角度,0.6-CW中植物更耐钠、钙盐的胁迫,白掌更耐钠、钙盐的胁迫。(2)钠、钙盐胁迫下,菖蒲和白掌的叶绿素含量降低,FAS(脯氨酸)含量、MDA(丙二醛)含量均升高,即钠、钙盐影响了植物的光合作用、打破了植物体内的渗透平衡、造成植物细胞内膜脂过氧化现象;但0.5%NaCl或50 mmol/LCaCl在菖蒲和白掌的耐受范围内,未对菖蒲和白掌造成严重的损害,而1%NaCl或100mmol/LCaCl超出了菖蒲和白掌的耐受阈值,对菖蒲和白掌都造成了不可逆的影响。(3)钠、钙盐胁迫下,菖蒲和白掌的总抗氧化能力随时间升高,但白掌的总抗氧化能力多高于菖蒲,即白掌植物内的抗氧化系统更敏感也更强于菖蒲。(4)0.1-CW中DO(溶解氧)略高,ORP(氧化还原电位)更低,兼性异养-变形菌门的丰度更高,对有机物的去除效果优于0.6-CW。钠、钙盐抑制了植物的生长,降低了环境中DO含量及微生物的多样性,造成对TOC的去除效果变差。(5)0.1-CW的溶解氧含量高于0.6-CW,与课题组前人的研究一致,白掌由于根系量更大,白掌湿地的DO含量也更高,所以0.1-CW中的好氧硝化反应进行的更彻底。钠、钙盐胁迫下,植物的生长被抑制,最高浓度下植物出现根系发黑坏死现象,导致湿地的DO含量也降低,从而抑制了湿地的好氧硝化过程。(6)0.6-CW中DO值小于0.1-CW,即0.6-CW为厌氧反硝化提供了更好的厌氧环境,但0.1-CW中ORP值小于0.6-CW,致使0.1-CW中更适宜厌氧反硝化菌的生长,所以0.1-CW中对NO-N的去除效果虽不及0.6-CW,但二者对NO-N的去除率基本达到90%以上。0.6-CW中的ORP大多处于100 m V～200 m V,好氧微生物可生长;0.1-CW中的ORP大多处于-200 m V～0 m V,兼性厌氧微生物可生长。(7)不同植物的湿地对P的去除机制有差异,菖蒲为湿地除磷过程的优势物种,且菖蒲湿地中0.1-CW的除磷效果优于0.6-CW;还原性强的条件不利于P的去除,NaCl浓度越高,环境中还原性越强,对湿地除磷的抑制随时间越发严重,而CaCl浓度越高,环境中的还原性减弱,所以长时间的CaCl处理能促进湿地对P的去除。论文也间接说明基质的吸附并不是所有湿地中除磷的主要途径。

关键词：钠、钙盐胁迫植物应激 ORP 微生物污染物去除

TiO2复合材料的制备及其对污染物去除的研究

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TiO2复合材料的制备及其对污染物去除的研究

作者：宋宇齐鲁工业大学

学位级别：硕士

将污染物进行降解或低毒性处理,是目前环境保护领域研究的热点。光催化技术因污染物降解彻底、无二次污染而被广泛应用于污染物的去除。二氧化钛(TiO)因稳定性好、廉价和无毒性的特点而被广泛用于光催化去除污染物的研究中。但由于TiO... 详细信息

将污染物进行降解或低毒性处理,是目前环境保护领域研究的热点。光催化技术因污染物降解彻底、无二次污染而被广泛应用于污染物的去除。二氧化钛(TiO)因稳定性好、廉价和无毒性的特点而被广泛用于光催化去除污染物的研究中。但由于TiO的吸附能力较差、光利用率低、制备工艺较为单一、易发生团聚等问题导致其在实际应用中受到了诸多限制。金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks),简称MOFs,是由金属中心与有机配体以自组装的方式结合而成的一种新型多孔材料。金属中心一般是由金属簇或金属离子构成,配体一般由环状有机小分子组成。MOFs本身具有较高的比表面积以及独特的拓扑框架结构,呈现出规则的多面体结构,利于作为半导体光催化材料的载体。制备MOFs与半导体复合材料,既可以利用MOFs材料超强的吸附性能、多样的活性位点、可以传递半导体材料的光生载流子的特点,又可以降低单一半导体材料的带隙宽度,更利于光生载流子的产生,复合材料具有良好的吸附与光催化性能。本研究以TiO和ZIF-8原料,制备了两种光催化剂并应用于污染物的去除。研究结果如下:(1)采用水热法制备了一系列ZIF-8@TiO(ZxTy)复合材料,并对其进行了系统的形貌与结构表征,其中瞬态光电流响应测试及光催化实验结果表明Z100T200性能最佳。在紫外-可见光照射下,Cr(Ⅵ)的去除率为93.1%。光催化实验和XPS结果表明,复合材料光催化去除Cr(Ⅵ)的效率高于单一的TiO,前5分钟的还原速率高于后续过程,还原反应优先发生在ZIF-8表面吸附的Cr(Ⅵ)。在Cr(Ⅵ)废水中加入甲基橙,实验结果表明:光照60分钟后Cr(Ⅵ)的去除率高达99.7%,在反应过程中甲基橙起到了“空穴去除剂”的作用,进一步提升Z100T200对Cr(Ⅵ)的去除效果。(2)采用溶胶凝胶法制备TiO,在TiO溶胶中加入ZIF-8中得到混合溶胶,再将陈化得到的凝胶一步煅烧得到ZnTiO@TiO复合材料。光催化降解甲基橙的实验结果表明,相较于单一的TiO和单独ZIF-8衍生的ZnO,ZnTiO@TiO的光催化效果最佳,这得益于以ZIF-8为锌源的框架结构以及配体中丰富的氮源供给。由于复合材料优良的催化性能,本研究进一步将其应用于难降解的安赛蜜(ACE)的去除。光照90分钟后ZnTiO@TiO对100 mg/L安赛蜜溶液的去除率为60.2%,对50 mg/L安赛蜜溶液的去除率为99.3%,总有机碳(TOC)结果显示安赛蜜的矿化率为80.2%。表明在相对较短的光照时间内,ZnTiO@TiO复合材料对安赛蜜具有良好的去除效果,具有优良的光催化性能。

关键词：二氧化钛复合材料光催化污染物去除

海绵基超疏水材料的制备及其油水分离和污染物去除研究

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海绵基超疏水材料的制备及其油水分离和污染物去除研究

作者：刘桂彬辽宁大学

学位级别：硕士

随着社会经济的高速发展,石油已广泛应用于现代社会。然而,石油的开采、运输和加工等过程会有大量含油废水产生。传统的油/水分离策略通常效率低下、成本高且操作繁琐。因此,必须开发新型绿色、成本低廉、高效的油水分离材料。超润湿材... 详细信息

随着社会经济的高速发展,石油已广泛应用于现代社会。然而,石油的开采、运输和加工等过程会有大量含油废水产生。传统的油/水分离策略通常效率低下、成本高且操作繁琐。因此,必须开发新型绿色、成本低廉、高效的油水分离材料。超润湿材料,因为其节能、操作简单以及分离效率高等优点,广泛应用于油水分离领域。其中,超疏水-超亲油材料能在吸附有机溶剂和油类的同时,避免水的润湿。然而,工业废水不仅有油水混合物,还有微塑料和水溶性污染物等。为了应对这些情况,本文制备出两种经济、绿色、环保、简单的海绵基多功能超疏水材料,实现高效油水分离,同时去除微塑料以及水溶性污染物,具体内容如下:通过简单的水热法,在三聚氰胺海绵(MS)上一步原位生长Ui O-66-(OH)纳米颗粒,探究了Ui O-66-(OH)@MS材料对微塑料的吸附性能。结果表明,材料通过π-π键相互作用和静电作用对微塑料(PS)具有良好的吸附能力,吸附效率可以达到80.5%。再经过3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KH-540)和硬脂酸(STA)修饰的超疏水Ui O-66-(OH)@STA@MS材料表现出优异的油水分离性能。材料具备超疏水-超亲油性,水接触角可以达到156.9°,对多种有机溶剂(二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、正己烷)和油类(大豆油、机油)展现出良好的吸附性能,饱和吸附容量可以达到自身质量的20至58倍。此外,将超疏水Ui O-66-(OH)@STA@MS材料接入两种自制的连续油水分离装置,通过重力/蠕动泵与化学的协同作用可实现快速油水分离。对不同类型油水混合物的连续分离效率最高可达99.5%,且拥有超强的稳定性和循环使用能力。同时,Ui O-66-(OH)@STA@MS材料的制备工艺简单,不需要复杂的设备以及苛刻的实验条件,可应用于多种复杂污水领域。通过水浴加热的方式在海绵上负载Cu Sn(OH)纳米颗粒、3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KH-540)以及硬脂酸(STA),制备出一种超疏水材料,即Cu Sn(OH)@STA@MS材料。Cu Sn(OH)@STA@MS材料的制备工艺简单、环保、低成本。微纳米级别粗糙结构Cu Sn(OH)颗粒与富含疏水性长碳链STA的结合使材料整体具备高粗糙度以及低表面能,在物理结构和化学成分的协同作用下,材料的水接触角可以达到156.2°,具备超疏水性。材料对多种有机溶剂(二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、正己烷)和油类(大豆油、机油)都具有良好的吸附性能和分离能力,其吸附容量在自身重量的14至35倍,分离效率也可达到99%。同时,当Na OH与材料的STA发生酸碱中和反应后,材料的超疏水性转为超亲水性,可以进行光催化降解污染物实验,其机理为光照射在半导体材料Cu Sn(OH)表面后,生成的活性自由基对亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(Rh B)溶液进行氧化,达到对污染物的降解,降解的效率可以达到96%,实现了水溶性污染物的去除。此外,该材料还具有优异的的物理、化学稳定性以及循环使用能力,可广泛应用于多种复杂污水领域,符合绿色可持续环保理念。

关键词：超疏水油水分离多功能材料污染物去除

潜流人工湿地水力学特性及污染物去除数学模型研究

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潜流人工湿地水力学特性及污染物去除数学模型研究

作者：司亚楠昆明理工大学

学位级别：硕士

人工湿地污水处理系统通过自然的生态水文过程,将物理、化学和生物作用很好地结合在一起,从而增强了处理污染物的能力。其出水水质良好安全,基建和运行费用低廉,管理简单易行。首先,本文通过FLUENT软件建立潜流人工湿地的二维数学模型,... 详细信息

人工湿地污水处理系统通过自然的生态水文过程,将物理、化学和生物作用很好地结合在一起,从而增强了处理污染物的能力。其出水水质良好安全,基建和运行费用低廉,管理简单易行。首先,本文通过FLUENT软件建立潜流人工湿地的二维数学模型,运用流体力学计算软件研究了潜流人工湿地的不同进口位置对其水力学性能的影响;同时,根据已有数据研究了不同介质阻力比对其水力学性能的影响。结果表明:进口位置在上层介质上层介质表层下10cm位置的潜流人工湿地,其水力学效能比进口位置在上层介质表层下15cm的高;上、下层介质通过其阻力比对潜流人工湿地水力学性能产生影响。然后,以现有的数据为基础,建立污染物的一级降解数学模型研究,估计出了模型的参数值,对影响模型参数的因素进行了研究。结果表明:k-C*模型模拟VFCW系统的COD、TN、TP降解动力学效果较好,吻合度都很好。其中,有机物k-C*模型参数kA估计值为0.1789m/d,TN的k-C*模型参数kA估计值为0.2285m/d,TP的k-C*模型参数kA估计值为0.024m/d。系统的COD去除率及TP去除率均与温度无明显相关性,故COD及TP的降解k-C*模型中降解速率常数温度修正系数θ均取1;TN去除率受温度影响较大,TN降解k-C*模型中TN降解速率常数温度修正系数θ取1.0419。系统的COD、TN、TP的面积去除常数kA与污染物进水负荷存在一定的相关性,随着污染物进水负荷的增加而减小。最后,以已有数据为基础,讨论不同影响因素对有机物、TP、TN去除效果研究。结果表明:潜流人工湿地的污染物的去除量随着水力停留时间的增大而增大;不同种植的植物类型,对于湿地的去除效果影响不明显;去除效果受季节影响较为明显,整体来说夏季、秋季去除效果较好,春季次之,冬季的去除效果最差。

关键词：潜流人工湿地水力学特性污染物去除数学模型

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傍河取水工程对黄河水中污染物去除效果评价

郑州大学学报（医学版） 2009年第1期44卷 151-153页

作者：王含婧张军峰李建功程学敏王兰崔留欣郑州大学公共卫生学院环境卫生学教研室郑州450001 郑州市石佛水厂郑州450001

目的:评价傍河取水工程对黄河水中污染物的去除效果,分析管井距黄河河床距离对污染物去除效果的影响。方法:2008年4月22日至2008年11月15日,根据管井距黄河距离的远近,由近及远选取黄河水、郑州市"九五滩地"滩区的6眼管井共7个采样点,... 详细信息

目的:评价傍河取水工程对黄河水中污染物的去除效果,分析管井距黄河河床距离对污染物去除效果的影响。方法:2008年4月22日至2008年11月15日,根据管井距黄河距离的远近,由近及远选取黄河水、郑州市"九五滩地"滩区的6眼管井共7个采样点,进行连续8个月的水质分析。水样包括黄河水、管井出水、入厂水(合并所有管井出水)、出厂水。测定指标包括总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、UV254、高锰酸盐指数(CODMN)。计算某污染物管井去除率、傍河取水工程去除率、组合工艺总去除率,计算某污染物傍河取水工程去除率占组合工艺总去除率的百分率。结果:傍河取水工程对CODMN、UV254、TP、NH4+-N的去除率分别占各自组合工艺总去除率的96.1%、93.3%、60.8%、52.8%。管井对CODMN、UV254、NH4+-N、TP的去除率与管井距黄河河床距离间的相关系数r分别为0.449、0.576、0.444、0.594(P均去除效果,对NH4+-N的去除率较低。管井对NH4+-N、TP、CODMN、UV254的去除率与管井距黄河河床距离相关。

关键词：傍河取水土壤性质污染物去除水质评价

入湖河口复合生态净化系统的污染物去除及浮游植物群落特征研究

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入湖河口复合生态净化系统的污染物去除及浮游植物群落特征研究

作者：姜永波苏州科技大学

学位级别：硕士

随着我国城镇化建设进程的不断推进,江河湖泊流域的生态承载压力日益增加。受人类生产生活等社会活动影响,部分入湖河流清水产流机制出现退化,外源污染物的输入导致湖区水体出现不同程度的富营养化现象。入湖河口区域是河湖水系连接的... 详细信息

随着我国城镇化建设进程的不断推进,江河湖泊流域的生态承载压力日益增加。受人类生产生活等社会活动影响,部分入湖河流清水产流机制出现退化,外源污染物的输入导致湖区水体出现不同程度的富营养化现象。入湖河口区域是河湖水系连接的关键缓冲节点,其水环境质量直接影响着湖区的水质和生态健康,因此,对入湖河口区域的水污染治理不仅可以直接削减入湖污染负荷,且有助于增强湖泊自净和生态功能。近年来,集入湖河口水体净化和原位生态修复为一体的多技术耦合系统以其生态修复效果好、运行成本低等优点,逐渐成为湖泊水环境修复中研究与应用的热点。本文以苏州市阳澄湖某入湖河口复合生态净化系统为研究对象,探究不同季节条件下复合生态净化系统对入湖水体的净化效果,通过对不同处理单元的污染物去除特性及去除贡献的比较分析,明晰各单元功能和作用;对净化系统内浮游植物群落特征变化进行研究,分析净化系统对浮游植物的影响,最后,结合不同方法对复合生态净化系统水体健康状况做出综合评估。主要研究结论如下:(1)复合生态净化系统能够显著提升水体透明度和改善水体溶解氧环境,对TN、TP、COD和SS具有较好的去除效果,全年去除率范围分别为29.0%～54.2%、47.0%～72.1%、26.8%～38.2%和62.5%～80.0%,TN和TP除冬季月份外,其他月份出水均能达到《地表水环境质量标准》III类的要求,COD全年出水均达到III类水标准;复合生态净化系统对Cu、Zn、Cd和Pb四种特征重金属全年平均去除率分别为41.6%、45.5%、37.9%和37.7%,去除效果受季节性影响较大。(2)复合生态净化系统各单元去除不同污染物的贡献率差异显著,生物绳填料区对TN、TP、COD和SS去除贡献率分别占比为47.4%、30.0%、44.9%和18.3%,生态浮床区分别占比为29.3%、25.1%、33.7%和25.8%,沉淀拦截区分别占比为13.2%、36.7%、14.3%和43.3%,湿地生态修复区分别占比为10.1%、8.2%、7.1%和10.6%。相关性分析结果表明:在沉淀拦截区,SS与TP、COD去除率之间存在显著相关性,在生态浮床区,TN与TP、SS去除率之间存在显著相关性,在生物绳填料区,TN与COD、SS去除率之间存在显著相关性,湿地生态修复区各污染物去除率之间均不存在相关性。净化系统的各个单元存在着不同污染物去除特性,在时空上能有效地实现污染物净化和水质健康维持的互补效应。(3)本研究开展期间,复合生态净化系统中共鉴定到浮游植物8门97属143种,种类组成主要以蓝藻门、硅藻门和绿藻门为主。从时间上来看,净化系统内浮游植物总藻密度和生物量表现为夏季>秋季>春季>冬季,从空间上来看,净化系统内部的浮游植物密度及生物量均低于系统进水,净化系统整体上对浮游植物具有较好的控制作用。净化系统内浮游植物可划分为26个功能群(Functional Group,FG),浮游植物FG优势功能群季节性变化较为显著,各单元间FG优势功能群演替受不同的水力条件、营养盐水平和单元特性影响,主要表现在相对密度的变化上。(4)通过综合营养状态指数分析,进水在经过净化系统各单元处理后,水体的综合营养状态指数呈下降趋势,水生态健康得到一定程度的改善;浮游植物多样性指数结果表明,湿地生态修复区指数均高于系统进水处及其他单元,湿地生态修复区具有较强的群落稳定性,浮游植物种属间分布均匀;从绝对优势FG功能群评价方法来看,复合生态净化系统在夏季各单元一直处于富营养状态,其他季节主要以中营养状态为主。结合多种评价分析方法认为,在本研究开展期间复合生态净化系统水体处于中营养-轻度富营养状态,且净化系统能够有效地改善水体生态健康状况。本论文研究受苏州市科技计划项目“基于复合污染净化技术多系统耦合的阳澄湖湖滨流域健康生态系统构建及科技示范(SS202002)”资助,课题研究可为同类入湖河口生态修复和湖泊治理技术工程化应用提供参考和技术支撑,具有较好的实际意义。

关键词：入湖河口复合生态净化系统污染物去除单元特性浮游植物