高氨氮河流旁路塘—湿地系统氮去除效果及其转化过程研究

发布时间：2020-06-19 12:27

【摘要】：氮营养盐超标严重影响我国河流水环境,已经逐渐成为我国河流主要水污染问题。我国北方海河流域子牙河水系呈现出典型的非常规水源补给特征,接纳沿途达标或未达标的生活污水与工业废水,其氮营养盐污染尤其是氨氮污染最为严重。塘-湿地处理系统以其处理效果良好,基建投资和日常运行费用较低,易于管理维护等特点,在河流生态治理工程中应用广泛。本研究选取海河流域典型高氨氮河流牛尾河旁路塘-湿地系统作为研究对象,运用塘-湿地组合处理系统,探讨其对非常规补给水中氮磷营养盐净化效果,分析湿地水体氮素赋存形态、空间分布特征及其迁移转化过程。通过监测不同时期水质变化情况,分析湿地系统氮磷去除效果及对各形态氮素影响因素,计算表层沉积物氮转化速率和对氨氮吸附-解吸特性,针对垂直层面无机氮分布特征对无机氮扩散通量及年污染负荷贡献量进行估算。本文得出如下结论:(1)调试启动期对牛尾河水各项氮磷指标去除效果较差,TN、NO_3~--N和NO_2~--N平均去除率分别为20.4%、80.4%和8.8%,NH_3-N上升51.0%;TP和SRP去除率分别为8.7%和3.2%;COD和TOC去除率分别为19.3%和4.9%。稳定运行期对牛尾河水各项氮磷指标去除效果较好,优于同期河流自净效果,TN、NH_3-N、NO_3~--N和NO_2~--N平均去除率分别为35.0%、41.9%、93.5%和52.9%;TP和SRP去除率分别为24.4%和30.4%;COD和TOC去除率分别为55.6%和31.7%。表层沉积物与水体不同形态氮素相关性分析说明沉积物中氮的赋存形态受到水和沉积物共同影响。(2)表层沉积物整体氨化速率(AR)均大于潜在硝化速率(PNR),AR约为PNR的16倍,其中二级人工湿地4-3点是典型的氨氮积累点,AR和PNR会受到沉积物各理化指标影响,具有明显的空间差异性。表层沉积物对NH_3-N的吸附过程分为快速吸附阶段(0~60min)和吸附平衡阶段(60~480min),NH_3-N吸附动力学过程可用修正的Elovich模型较好拟合。等温吸附过程可以通过Langmuir模型进行较好的拟合,吸附-解吸平衡浓度范围为5.21~12.98 mg·L~(-1),本底吸附量范围为67.27~242.84 mg·kg~(-1)。表层沉积物解吸实验在解吸进行到12小时后才逐渐达到平衡状态,解吸平衡量范围为32.49~57.44 mg·kg~(-1),解吸量会受到沉积物NH_3-N和C/N的影响。(3)上覆水中无机氮浓度随深度增加变化较小,但在孔隙水中波动较大,在垂直尺度上各采样点在水-沉积物界面附近达到峰值;在空间尺度上,上覆水和孔隙水NH_3-N呈现上游污染程度高于下游的特征,上覆水和孔隙水NO_3~--N浓度与NH_3-N相反,NO_2~--N整体含量较低。塘-湿地系统水-沉积物界面无机氮扩散通量和年污染负荷贡献量存在明显空间差异性,NH_3-N、NO_3~--N和NO_2~--N在整个流程呈现从沉积物向上覆水释放的趋势,沉积物表现为各无机氮的“源”,各级湿地扩散通量和年污染负荷贡献量大小顺序存在差异,都存在不同程度的氮污染物释放风险,内源污染负荷不容忽视。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

城市分布,邢台市,邢台,概况

要有百泉牛尾河皆2005地表超出超出紧迫该区究多因此牛尾河在河有达活泉、野泉河汇入，流尾河上游主要皆污。牛尾河5~2012 年，表水Ⅴ类水质出地表水Ⅴ类出地表水Ⅴ类迫问题，特别区域众多环境多关注于无机此探讨高氨氮Fig 2河北省邢台野狐泉、紫流经任县，要在邢台市河常年处于牛尾河氨氮质标准10倍类水质标准类水质标准别是在有城境问题相关机氮对水生氮河流旁路图 2-12-1 General o台市境内，紫金泉汇合而穿邢台市汇市及郊区，水劣五类水质氮浓度范围倍；COD浓度准7倍；总磷准 7 倍。耗城市分布的平关的重要污染生态系统的影路净化湿地系邢台市流域overview of X以邢台城旧而成，上游汇入大陆泽水资源禀赋质，污染物主围为 8.3~31度范围为7磷浓度范围为耗氧、富营养平原区域。染物，在牛影响，而对系统内部氮域概况图Xingtai river b旧名卧牛城游河道基本泽，全长 39赋严重不足主要来自造.5 mg·L-1，72~593 mg·L为1.0~5.2 m养化和有毒流域内水牛尾河水系对人工湿地中氮转化过程basin为名，故称消失，东流公里，流域，在非汛期造纸、工矿企平均为 20L-1，平均值mg·L-1，平均毒物质是海河体中氨氮浓城市段尤为中氮循环机对解析海河称为牛尾河流至小吕村域面积 246期有水皆枯企业超标排.1 mg·L-1，值为278 mg·均值为2.8 m河流域面临浓度过高，为严重。以机理的研究较河流域高氨河。主村，有6km2。枯，有排放。超出L-1，mg·L-1，临的最是与以往研较少。氨氮及

河塘,净化系统,湿地

非离给河建一市段尾河河流费用择在积约离子铵的毒害河流的治理以一种高氨氮河邢台市牛尾段氮磷等污染河城市段下游流生物多样性地址选择的1、满足河2、地质条用，降低工程3、有良好参考以上地在 052 乡道右约为 2700m2害效应也是以生态工程河流塘-湿地尾河为典型染物浓度均游构建一套性很有必要的主要原则河流旁路塘-条件较好，有程造价并有好的排水条件地址选择原右侧、牛尾。是耗氧污染物程技术为基础地联合净化型的城市污补均高于地表水套高氨氮河流要。则为：湿地系统研有利于处理有利于施工；件。原则，并根据尾河左岸作为物 NH3-N 的础，从水体化系统。补河流，水水 V 类标准流塘-湿地联研究需求；理构筑物平面据邢台市常为塘-湿地联的伴生问题体生态修复水污染问题准，且明显联合净化系面和高程布常年气象资联合净化系题。因此，对及水污染治突出。牛尾显高于农村段系统对改善河布置；减少基料、水文地统的地址对非常规水治理角度，尾河河流水段。因此，河流水质及基础处理和地质资料等（如图 2-2）水源补拟构水体城在牛及增加和相关等，选）。面

【参考文献】