河网源水处理湿地的污染净化过程及其调控途径
文献类型：学位论文
| 作者 | 郑军 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 尹澄清，王为东 |
| 关键词 | 河网源水 人工湿地 多环芳烃 藻类捕获 水生植物 水力调控 source water in stream networks constructed wetland polycyclic aromatic hydrocarbons algae trapping aquatic plant hydraulic regulation |
| 其他题名 | Purification processes and optimization strategies of a constructed wetland for treating source water in stream networks |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 以净化自来水厂源水的石臼漾湿地为对象，研究大型的塘-湿地组合系统对河网微污染源水的净化过程及其优化调控途径。阐明了湿地的水质净化效果并着重研究了其对典型持久性有机污染物——多环芳烃（PAHs）的持留过程；首次发现人工湿地植物床-沟壕系统对源水藻类的捕获功能；揭示了湿地运行初期水生植物繁衍特征；从水生植物优化、湿地水力调控和深度净化单元强化等角度探讨了提高湿地净化效率的途径。主要结果如下： 1）石臼漾湿地对来自新塍塘的源水具有良好水质净化效果。湿地出水DO 平均提高118.6%，出水CODMn、NH4+-N、TN、TP、浊度、总铁和总锰较进水分别平均降低5.6%、41.7%、15.1%、20.1%、28.6%、26.8%、16.3%，主要水质指标改善一个等级。影响湿地水质净化效果的因素主要有：温度、季节、植物、水文（降雨、水位）以及穿北郊河底部的顶管渗漏。有机物去除的表征结果暗示了植物床-沟壕系统存在着有机物释放，所释放的有色溶解性有机物（CDOM）分子量较小。出水有机物组成成分发生改变，富里酸类的水体消毒副产物前驱物（DBPPs）得到一定程度降低。 2）新塍塘是石臼漾湿地PAHs 的主要输入源。在运行初期湿地能够通过表层沉积有效持留源水中PAHs，随着湿地的稳定运行，其对PAHs 的去除率逐渐提高。与新塍塘相比，湿地大大降低了水体和沉积物中PAHs 的毒理风险，在水厂前构成了PAHs 的有效“汇”屏障区。此外，PAHs 在湿地不同功能区和界面单元存在显著差异。预处理河道、预处理塘和多级植物床-沟壕系统是其沉积“热区”。在湿地前1/3 部分，源水中大量PAHs 随颗粒物在预处理河道和预处理塘得到沉降去除。以植物床-沟壕系统为主的根孔净化区对源水中的PAHs 起着进一步的截留和去除作用。 3）采用原位试验首次证实了植物床-沟壕系统的藻类捕获和净化功能，为源水藻类的生物-生态处理提供了新的技术思路。在水力梯度的驱动下，源水进入高位小沟流经植物床内部根孔结构而汇至低位小沟。低位小沟内叶绿素a 浓度（Chl-a）显著低于高位小沟（p=河网源水处理湿地的污染净化过程及其调控途径0.0239），其降低比例为11.1％。以植物床-沟壕系统为结构形式的根孔净化区其出水Chl-a浓度较源水整体下降了27.0％。估算该片根孔净化区捕获藻类鲜生物量约122kg/d。石臼漾湿地共含根孔净化区11 片，按供水25 万t/d 计，估算捕获藻类鲜生物量约1100kg/d。 4）石臼漾湿地水生植物正朝多样性快速增加方向发展。运行一年期湿地现存水生维管束植物共计25 科41 属49 种，远超过人工栽植的13 种。湿地以挺水植物（15 种）与沼生植物（22 种）为主，占植物种类总数的75.5％。人工栽植以挺水植物为主，而自然繁衍的植物中沼生植物占绝对优势。湿地不同构造分区因生境不同水生植被存在较大差异。湿地水生植物生物量采用群丛法计算为167.7t，其中合萌-芦苇群丛的生物量最大。提出了水生植物优化措施。 5）从水力调控和深度净化角度探索了湿地优化调控途径。估算在湿地试运行期间水流经过南区根孔净化区植物床-沟壕系统的比例约为35%，大量水流从大沟流过。提出大沟卡口束流的工程改造方案，改造后第一片根孔净化区的导流效率达到15.1%，估算水流经过南区根孔净化区的比例提高至35%-60%之间，湿地最大水位变化幅度达到50cm。提出并构建深潭-浅滩-高效生物反应器循联体结构的深度净化试验区。整个湿地在冬季净化效果欠佳的情况下，试验区的出水水质则表现出一定程度的改善效果。 |
| 公开日期 | 2014-05-13 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7225]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郑军. 河网源水处理湿地的污染净化过程及其调控途径[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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