水库内源氮磷释放覆盖技术研究——以青岛产芝水库为例
产芝水库是莱西城区和青岛市的主要供水水源地,在莱西市及青岛市区供水中占有举足轻重的地位。随着工农业生产的迅速发展,产芝水库入库的污染物日益增加,一些不合理的开发活动也给水库环境造成了不良影响,使水库水质污染日益突出。经实地调查可知,产芝水库的污染源分为面源污染和内源污染两种,虽然面源污染是水库的最大污染源,但内源污染由于处于水库底部而成为水库污染治理的难点,且其在水库污染物负荷中占有一定的比重。因此,对产芝水库底泥氮磷的污染治理显得尤为重要。
本文在区域自然环境调查的基础上,进行了大量的室内外试验,分析了水库水体的污染特征,研究了底泥及其间隙水中氮磷的相关性和释放通量。通过对凹凸棒土的改性,探讨了改性凹凸棒土对水中氮磷的等温吸附和动力学过程。最后,研究了改性凹土对底泥氮磷释放的抑制效果以及不同凹土覆盖厚度,温度和粒径对抑制效果的影响。通过上述研究,取得了一些新的认识和结论:
(1)通过污染源调查和水库水质评价,确定了水库的水污染现状。
研究结果表明:总的来说,氮磷含量在秋冬季节较高,在雨季较低;水库水质随着时间变化规律明显,水质由Ⅲ类水将为Ⅴ类水;水库有机氮在总氮中所占的比例较高,有机污染严重。
(2)掌握了水库中底泥的污染特征以及底泥和间隙水中氮磷的相关性。
表层底泥的含水率和有机质含量较高,随深度增加逐渐减少;表层底泥疏松,容易受风浪等外力扰动而发生再悬浮,对上覆水水质会有一定的影响;近年来水库周围人类活动加强,内源氮磷负荷增加;底泥TN、TP和间隙水中TN、TDP的相关性较显著,水库底泥中赋存氮磷物质的多少,在一定程度上决定了间隙水中氮磷含量的大小。
(3)通过室内试验,计算了底泥中氮磷的释放通量,进而掌握了水库中底泥的氮磷释放量。
根据底泥氮磷释放通量的估算,外源污染是产芝水库最大的污染源,内源为次要污染源,但也占有一定比例。因此,控制内源污染对于改善水库水质是有必要的。
(4)研究了天然凹土经提纯、热改性、酸改性和盐改性后的粒径特征。
通过对不同改性凹土的粒径分析,发现天然凹土经过后,粒径有所降低,比表面积增大,吸附力进一步增强;其中经酸活化的凹土粒径最小,即酸改性的效果最好。
(5)掌握改性凹土对氨氮和磷酸盐的吸附等温特征和动力学特征。
研究结果表明:氨氮和磷酸根在4种凹土上的吸附量都随着平衡液浓度的增加而逐渐增加;与未改性凹土相比,经过改性后的凹土对氨氮和磷酸盐的吸附量明显增大,热改性和酸改性凹土的吸附效果较好;Freundlich方程式能较好地描述改性凹土对氨氮和磷酸根的等温吸附行为;4种凹土与氨氮的反应速度较快,与磷酸盐的反应较慢;温度升高有利于凹土的化学吸附;4种凹土随着pH从2升高到13,氨氮和磷酸盐溶液的平衡浓度都呈现先降低,后又升高的趋势。
(6)全面探讨了不同覆盖类型、覆盖物厚度、粒径和温度对底泥氮磷释放的影响效果。
结果表明:与未加覆盖层相比,沙土覆盖和凹土覆盖都可以抑制底泥氮磷的释放,且凹土覆盖优于沙土覆盖;覆盖层对总磷、氨氮和硝氮的释放抑制率较高,对总氮的抑制率相对较低;覆盖层越厚,温度越低,粒径越小,则覆盖层对底泥氮磷释放的抑制效果越好。
改性凹土;内源氮磷;水库水质污染;底泥氮磷释放;粒径特征
中国海洋大学
硕士
环境工程
郑西来
2011
中文
X524
82
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）