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长江是我国最重要的饮用水源之一,面临的环境风险十分严重。本论文分析了长江干流和支流典型饮用水源地水质现状,针对长江干流水源水开展生态强化净化中试研究,针对污染较严重的支流的水质特征开展生物载体的实验室模拟净化研究。得出主要结论如下：
⑴长江干流常熟水源地水源水污染物浓度峰值出现在冬季,有机污染物以溶解性为主。小分子有机物是长江水源水中有机物构成的主体。水源水中分子量小于1000的有机物占DOC的55.61％,占UV254的56.35％。卤代烃和含苯环类物质是水源水中有机物的主要成分。长江支流黄浦江总体水质在Ⅲ～Ⅳ之间,小于1000的有机物占DOC的46％。
⑵针对长江干流水源水水质特征,采用了组合、弹性和无纺布阿科蔓(BDF型和SDF型)作为生物载体,进行了水源水净化的中试研究。中试结果表明:四种生物载体对CODMn、UV254、BDOC和NH3-N的净化效果分别为:15.3～21.8％、7.8～11.5％、15.0～44.5％和60.3～71.2％。其中弹性载体对NH3-N和BDOC净化效果最好,平均去除率达到71.2％和44.5％,而BDF型阿科蔓对CODMn和UV254净化效果最好,平均去除率分别为21.8％和11.5％。但BDF型阿科蔓载体净化池中的溶解氧水平明显高于弹性载体池,BDF型阿科蔓的总体净化效果更优。模拟突发性事故情况下,生物载体对有毒有机物具有较好的抗冲击性能,出水的苯、苯乙烯的最高浓度在进水峰值的10％以下,出水1,4二氯苯的最高浓度为进水峰值的39.1％。
⑶针对长江干流水源水,进行了人工湿地净化的中试研究。对比了煤渣、粗沙、砾石和页岩陶粒四种不同填料的垂直复合流人工湿地净化效能。煤渣是较好的湿地填料,煤渣垂直复合流人工湿地对CODMn、苯、1,4二氯苯和硝基苯的平均去除率分别达到44.3％,98.8％、99.7％和65.3％,均高于其他填料湿地,对氨氮和总氮的去除率也分别达到65.6％和61.9％。模拟突发性事故情况下,煤渣湿地对苯、苯乙烯、1,4-二氯苯的冲击性负荷有较好的削减作用,出水峰值分别只有进水峰值的8.5％、3.1％和5.1％。秋冬季煤渣垂直复合流湿地对污染物仍可保持较好的净化效果,和夏季相比,CODMn去除率仅下降了1％,而氨氮去除率仅下降了2.9％。
⑷考察了原水调蓄水库对生态强化净化工艺处理出水的净化效能。原水调蓄水库对CODMn、UV254和氨氮的平均去除率分别达到13.5％、14.5％和20.6％。
⑸针对污染较重的典型长江支流水源水,开展了实验室生物载体生态强化净化技术研究。结果表明:选用弹性填料的净化效果优于采用其他类型生物载体。在水力停留时间3d,填充密度83.3％的工况下对污染物的净化效果最佳。在该条件下,生态净化工艺对CODMn、UV254、氨氮、总磷的净化效率分别达到72.2％、77.6％、94.5％和45.0％。分析了污染物在生物载体净化过程中的归趋,50％左右污染物被生物载体附着的微生物去除。探讨了生物载体对微量有机物的净化效能,当进水苯、苯乙烯、1,4-二氯苯和硝基苯浓度为相应饮用水限值的10倍时,生态载体对各污染物的去除率分别达到78.5％、61.2％、47.4％和28.6％。生物载体工艺净化前后,出水的大分子量DOC和小分子量DOC均得到有效削减,而分子量在1000～10000之间的DOC有所增加。