北方河道型深水水庫(kù)季節(jié)性分層的水質(zhì)響應(yīng)特征及其水質(zhì)污染原位控制研究.pdf

1、以深水型水庫(kù)水質(zhì)污染特征及混合充氧技術(shù)研究為切入點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)與原位污染控制的生產(chǎn)性試驗(yàn)相結(jié)合,重點(diǎn)研究了:①J-P水庫(kù)季節(jié)性分層的水質(zhì)響應(yīng)特征;②深水環(huán)境下?lián)P水曝氣系統(tǒng)混合充氧性能分析及對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)源污染、藻類(lèi)生長(zhǎng)的原位抑制效果;③J-P水庫(kù)揚(yáng)水曝氣系統(tǒng)優(yōu)化。
　　結(jié)果表明:
　　(1)J-P水庫(kù)熱分層時(shí)期長(zhǎng)(3～12月),同溫混合時(shí)期短(1～2月),全年呈現(xiàn)單循環(huán)混合模式;熱分層時(shí)期,溫度梯度的穩(wěn)定存在有效限制了垂向水層間

2、的傳質(zhì)交換,加速庫(kù)底向厭氧過(guò)渡;滯水層溶解氧平均濃度隨時(shí)間呈線性趨勢(shì)衰減;季節(jié)性氧虧是造成底層pH值降低的主要誘因,受溫躍層“瓶頸”作用影響,庫(kù)底厭氧化對(duì)于表層水體pH影響有限,水-氣界面處的藻類(lèi)增殖及水溫變化對(duì)其則貢獻(xiàn)明顯;底層水體電導(dǎo)率、NH3-N濃度與溶解氧變化間存在顯著負(fù)相關(guān),TP受水體酸度增加影響,相關(guān)性較弱。同溫混合時(shí)期,熱分層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞,全庫(kù)處于好氧(DO>8mg/L),微堿性(7.1～7.3)狀態(tài),水質(zhì)趨于均一。

3、>　　(2)J-P水庫(kù)原水藻類(lèi)豐度季節(jié)性變化呈現(xiàn)“馬鞍式”分布特征。春季高峰集中于每年5月;夏季高峰多在7～8月。藻類(lèi)豐度與水溫、TP間存在顯著正相關(guān),與水位間則存在負(fù)相關(guān)性,與NH3-N濃度間相關(guān)性極差;水體磷素動(dòng)態(tài)是影響J-P水庫(kù)藻類(lèi)增殖的限制性因子。期間,共鑒定出典型浮游植物69種,分歸5門(mén)7綱12目20科44屬,物種比例:綠藻>硅藻>藍(lán)藻>黃藻、裸藻等;總體呈“冬春季硅藻為主,夏秋季藍(lán)、綠藻占優(yōu)”的群落結(jié)構(gòu)演替特征;庫(kù)表chlo

4、rophyll-a濃度同藻類(lèi)豐度變化趨勢(shì)相似,但不呈同步正比關(guān)系;水庫(kù)穩(wěn)態(tài)chlorophyll-a含量與混合層深度間存在顯著指數(shù)負(fù)相關(guān)性,并隨之呈單峰規(guī)律變化。
　　(3)基于模糊綜合指數(shù)(FCI)的富營(yíng)養(yǎng)化等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果表明:當(dāng)前J-P水庫(kù)總體已處于“中-高營(yíng)養(yǎng)”到“高營(yíng)養(yǎng)”水平,并還在逐年加劇;熱分層效應(yīng)的存在是加劇水庫(kù)水質(zhì)污染與富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素;而分層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)所帶來(lái)的水質(zhì)突發(fā)性污染風(fēng)險(xiǎn)將伴隨水庫(kù)運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)而上升。

5、>　　(4)應(yīng)用改進(jìn)后的浮筒式揚(yáng)水曝氣器(WLA-F)修復(fù)J-P水庫(kù)受污染水質(zhì)取得成效?；旌铣溲踝饔孟?水庫(kù)熱分層結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)但未完全破壞,垂向溫差縮小(同比減小3～5℃),庫(kù)表水溫下降2.1～3.6℃,溫躍層位置下遷(夏秋季溫躍層中心同比下降20～30m),溫差縮小(同比減小4～6℃);庫(kù)底季節(jié)性厭氧狀況得到遏制,底泥表層溶解氧濃度維持在2mg/L以上;滯水層溶解氧衰減速率較2008、2009年同期分別削減約51.2％和49.6%,降

6、至0.0184mgO2/(L·d);沉積物表層TP、NH3-N濃度分別降至0.12mg/L、0.25mg/L以下,同比削減54%、70%以上;揮發(fā)性CH2Cl2完全去除;主庫(kù)區(qū)表層藻類(lèi)豐度降至450萬(wàn)個(gè)/L以下,同比削減約75%～80%;藍(lán)藻相對(duì)豐度由2008、2009年的月均30%～31%降至2010年同期的6.8%;硅藻則由相應(yīng)的15%～22%增至46.8%,優(yōu)勢(shì)度顯著上升。出水中TP、NH3-N、CODMn、chlorophyll

7、-a等指標(biāo)濃度較2008年同期分別削減46.7%、69.5%、22.4%和53.6%,較2009年同期分別削減47.2%、67.1%、25.8%和56%,達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ～Ⅲ類(lèi)限值要求。水庫(kù)現(xiàn)狀供水規(guī)模下(80萬(wàn)m3/d),WLA-F系統(tǒng)的水質(zhì)改善成本為0.004元/m3;
　　(5)針對(duì)WLA-F系統(tǒng)前期運(yùn)行過(guò)程中,局部組件在牢固性、穩(wěn)定性等方面出現(xiàn)的問(wèn)題,提出了筒體開(kāi)設(shè)擴(kuò)散孔、安裝水流輻射穩(wěn)定器、設(shè)置自控加壓注水系統(tǒng)等