河道滯留塘系統(tǒng)對(duì)污染河水中氮磷的去除特性

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1、朱銘捷等：河道滯留塘系統(tǒng)對(duì)污染河水中氮磷的去除特性13河道滯留塘系統(tǒng)對(duì)污染河水中氮磷的去除特性朱銘捷，胡洪營(yíng)*，何苗，管運(yùn)濤，張建清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系//環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京100084摘要：河道滯留塘系統(tǒng)是一項(xiàng)適用于中小型污染河流凈化的生態(tài)技術(shù)，目前我國(guó)部分中小型河流污染嚴(yán)重，研究河道滯留塘系統(tǒng)對(duì)河流污染物的去除特性具有現(xiàn)實(shí)意義，但目前尚缺乏系統(tǒng)深入的研究。該研究對(duì)實(shí)際污染河水進(jìn)行了一年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，通過(guò)改變水力停留時(shí)間，考察了不同季節(jié)、不同河水水質(zhì)條件下河道滯留塘系統(tǒng)對(duì)河水中氨氮(NH3-N)和總磷

2、(TP)的凈化效果。結(jié)果表明，河道滯留塘系統(tǒng)主要通過(guò)顆粒物的重力沉降作用凈化河水中的總磷(TP)。在該研究條件下，TP去除率接近30%，去除速率為0.01～0.02g·h-1·m-2。TP去除速率約為0.003倍的SS去除速率，兩者間有較好的相關(guān)關(guān)系，因此可通過(guò)測(cè)定滯留塘SS去除速率來(lái)預(yù)測(cè)TP去除速率。但滯留塘系統(tǒng)對(duì)NH3-N無(wú)顯著去除能力。關(guān)鍵詞：河道滯留塘系統(tǒng)；污染河水凈化；TP；NH3-N；懸浮顆粒物中圖分類(lèi)號(hào)：X52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-2175（2006）01-0011-04朱銘捷等：河道滯留塘系統(tǒng)對(duì)污染河

3、水中氮磷的去除特性13中小型河流污染是我國(guó)迫切需要解決的環(huán)境問(wèn)題之一。河道滯留塘技術(shù)是一項(xiàng)具有成本低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、能持續(xù)發(fā)揮水質(zhì)凈化作用等優(yōu)點(diǎn)的污染河流治理技術(shù)，有較好應(yīng)用前景。該技術(shù)直接在河道上構(gòu)建滯留堰攔水，延長(zhǎng)了河水在單位距離上的停留時(shí)間，通過(guò)滯留塘內(nèi)重力沉降、植物吸收和微生物降解等作用，凈化水質(zhì)。滯留塘在北美、歐洲等地區(qū)已有一定應(yīng)用[1－4]，但主要用于控制暴雨徑流污染，國(guó)內(nèi)也有類(lèi)似河道穩(wěn)定塘的應(yīng)用實(shí)例[5]，但對(duì)將滯留塘應(yīng)用于嚴(yán)重污染河水的凈化，尚缺乏系統(tǒng)深入的研究。氮磷是導(dǎo)致緩流水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要元素，我國(guó)大部分河

4、流最終流入湖泊或海洋，河水中的氮磷也會(huì)隨河水進(jìn)入這些緩流水體，導(dǎo)致潛在的水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。此外，根據(jù)1991—2004年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)，氨氮(NH3-N)是我國(guó)河流主要污染物之一。因此本研究以TP和NH3-N為研究對(duì)象，考察河道滯留塘系統(tǒng)對(duì)河水中氮磷的去除特性。1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法1.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究在孝婦河河岸現(xiàn)場(chǎng)研究基地的小型滯留塘中進(jìn)行（圖1）。孝婦河是北方某市一條污染嚴(yán)重的河流，水質(zhì)常年為劣Ⅴ類(lèi)。滯留塘系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)水池在河岸天然土層上開(kāi)挖而成，自然生長(zhǎng)有野蘆葦?shù)壬倭克参?，水面面積為90m2，容積50m3，最大水深1.2m

5、。滯留塘使用潛水泵進(jìn)水，泵的入口位于河面下0.3～0.5m，進(jìn)水流量采用閥門(mén)控制，泵的流量用轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀取。1.河流，2.潛水泵，3.進(jìn)水槽，4.噴泉口，5.小島，6.試驗(yàn)水池，7.出水槽圖1孝婦河滯留塘系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)研究設(shè)施示意圖Fig.1Schematicdiagramofdetentionpondexperimentalsystem試驗(yàn)研究自2004年6月至2005年5月，共約350d，期間考察了滯留塘系統(tǒng)在不同季節(jié)、不同運(yùn)行狀態(tài)(主要是改變水力停留時(shí)間HRT，1.5h

6、凈化特性。1.2水樣監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)包括總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、溶解氧(DO)、pH值、水溫。測(cè)試方法參見(jiàn)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第4版)》[6]。此外還測(cè)定了溶解性TP，測(cè)定前用0.45mm孔徑的濾膜過(guò)濾水樣作為預(yù)處理。由于有研究認(rèn)為在滯留塘中，滯留塘對(duì)污染物的去除與顆粒物有關(guān)[7－9]，因此還測(cè)定了懸浮顆粒物(SS)。在研究結(jié)果的數(shù)據(jù)分析中，利用了軟件datafit6.1進(jìn)行了數(shù)據(jù)擬合和假設(shè)檢驗(yàn)。朱銘捷等：河道滯留塘系統(tǒng)對(duì)污染河水中氮磷的去除特性132結(jié)果與討論2.1孝婦河的水質(zhì)特點(diǎn)圖2滯留塘系統(tǒng)入出流T

7、P變化Fig.2VariationofinletandoutletTPconcentrationofthedetentionpondsystem圖3滯留塘系統(tǒng)入出流NH3-N質(zhì)量濃度變化Fig.3VariationofinletandoutletNH3-Nconcentrationofthedetentionpondsystem圖4滯留塘入出水SS質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig.4VariationofinletandoutletNH3-Nconcentrationofthedetentionpondsystem孝婦河流量和水質(zhì)的季節(jié)差

8、異很大，豐水期8月的多年平均流量為7.0m3·s-1，而枯水期4月份僅為0.5m3·s-1。河水流量的季節(jié)差異導(dǎo)致了水質(zhì)的季節(jié)差異，圖2至圖4是研究期間滯留塘進(jìn)出水TP、NH3-N和SS監(jiān)測(cè)結(jié)果。由圖可見(jiàn)，孝婦河在秋季豐水期，水質(zhì)相對(duì)較好，冬春季則較差。研究其間