论文部分内容阅读
大同市位处黄土高原是严重缺水城市，地面水资源匮乏，多年来一直超采地下水，严重造成了地面沉降、地裂隙和地下水污染及一系列环境危害，为此大同市政府于1989年投资修建了册田水库引水工程，但由于水质污染严重，册田水库至今未能给大同市供水，因此解决册田水库供水问题迫在眉睫。
改性当地土壤湖泊综合生态修复技术是一种以天然、无毒改性土壤快速凝聚除藻、除浊的兼顾治理水华和天然水体富营养化的综合技术，它使用湖泊生态系统本身具有的岸边土壤改性后进行除藻、除浊，高效增加水体透明度，改善湖底底质结构，为水底植被发芽和定植创造更佳的生长条件，再通过沉水植被的发芽和生长，改善湖底沉积物的水-泥界面性质，防止沉降藻的再悬浮和底泥的二次污染，从而彻底地去除水华，固磷固氮，标本兼顾地治理了天然水体富营养化。人工湿地污水处理技术20世纪是70年代末发展起来的一种污水处理技术，是通过模拟天然湿地的结构与功能，利用湿地中基质、水生植物和微生物之间的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。高效吸附絮凝技术是采用纳米氧化铁-阳离子聚电解质耦合多元，复合絮凝剂高效吸附去除有机或有毒有害污染物。
针对这些情况，本研究采用改性当地土壤湖泊综合生态修复技术、人工湿地污水处理技术和高效吸附絮凝技术对册田水库进行水质净化、生态修复。
首先，采用册田水库库区常见的狐尾藻作为拟恢复沉水植物进行改性当地土壤湖泊综合生态修复技术室内除藻试验，研究其对水质净化的情况，确定改性当地土壤的最佳改性比。在此基础上，采用确定最佳改性比的改性当地土壤在册田水库一定范围内进行当地土壤综合生态修复技术水质净化、生态修复，考察册田水库水质指标的变化情况。
接着，采用册田水库库区常见的芦苇、香蒲作为试验湿地植物进行潜流式人工湿地室内模拟试验，研究其对水质净化的效果，确定最佳的植物类型；在此基础上，采用确定的植物类型进行了潜流式人工湿地中试，考察水质指标变化情况。
最后，采用四种形态纳米氧化铁Fe3O4、α-FeOOH、α-Fe2O3、γ-Fe2O3对册田水库水进行腐殖酸的吸附和絮凝去除实验研究，考察册田水库水腐殖酸和浊度的变化情况。通过以上研究，得到以下结论：
(1)改性当地土壤湖泊综合生态修复技术处理册田水库原水的室内研究结果表明，该技术在改善水质状况，恢复沉水植被等方面均有良好的效果。采用改性比例为1:200的当地土壤与改性比例为1:100的当地土壤在去除藻、叶绿素、浊度、TN、TP以及在ORP、pH值的改变上没有太大区别，除藻率都达到了80％～90%，叶绿素的去除率达到了94%～96%，TN的去除率达到了50%～60%，IP的去除率达到了80%～90%。在溶解氧改善和狐尾藻生物量方面，采用改性比例为1:200的当地土壤要略好于采用改性比例为1:100的当地土壤，42天时，溶解氧浓度分别为5.5 mg/L和5 mg/L，狐尾藻的生物量分别为50 mg/10 cm2和38 mg/10 cm2，确定1:200为改性当地土壤的最佳改性比。
(2)改性当地土壤湖泊综合生态修复技术在册田的实地应用结果表明，该技术不仅能快速高效的去除藻细胞，降低水体的叶绿素含量，提高水体的透明度，降低水体TN、TP、藻毒素的含量，还能改善水体和底质的厌氧环境，促进沉水植物的生长恢复。
(3)人工湿地室内模拟试验结果表明，潜流式人工湿地对水质有一定的净化效果，种植芦苇的1号床体、种植香蒲的2号床体和间隔式种植芦苇和香蒲的3号床体的COD平均去除率分别为46.5%、49.41%和50.73%，氨氮平均去除率分别为47.03%、44.06%和50.14%，硝态氮的平均去除率分别为39.19%、33.93%和39.07%，总磷的平均去除率分别为60.89%、56.98%和63.3%，综合以上水质净化情况，确定间隔式种植芦苇和香蒲这种人工湿地植物类型为本实验最佳的植物类型。
(4)人工湿地中试结果表明，潜流式人工湿地对水质有较好的净化效果，COD的去除率为53.56%～60.94%，氨氮的去除率为60.78%～76.19%，硝态氮的去除率为24.19%～35.93%，IP的去除率为74.41%～79.71%。
(5)四种形态纳米氧化铁Fe304、α-FeOOH、α-Fe2O3、γ-Fe2O3对册田水库水进行腐殖酸的吸附和絮凝去除实验研究结果表明，在相同的吸附条件下，纳米α-FeOOH对腐殖酸的去除率最高；在其他絮凝条件相同的情况下，pH=7时四种纳米氧化铁絮凝剂对腐殖酸的去除率较pH=5.5时高，而且腐殖酸的去除率随着絮凝剂用量的增加而增大，絮凝后上清液的浊度也会随着絮凝剂用量的增加而增大，四种纳米氧化铁絮凝剂中纳米α-FeOOH对腐殖酸的去除率最高，其处理过的水上清液浊度也最高。