论文部分内容阅读
以深水型水库水质污染特征及混合充氧技术研究为切入点，将实验室监测与原位污染控制的生产性试验相结合，重点研究了：①J-P水库季节性分层的水质响应特征；②深水环境下扬水曝气系统混合充氧性能分析及对库区内源污染、藻类生长的原位抑制效果；③J-P水库扬水曝气系统优化。结果表明：（1）J-P水库热分层时期长（312月），同温混合时期短（12月），全年呈现单循环混合模式；热分层时期，温度梯度的稳定存在有效限制了垂向水层间的传质交换，加速库底向厌氧过渡；滞水层溶解氧平均浓度随时间呈线性趋势衰减；季节性氧亏是造成底层pH值降低的主要诱因，受温跃层“瓶颈”作用影响，库底厌氧化对于表层水体pH影响有限，水-气界面处的藻类增殖及水温变化对其则贡献明显；底层水体电导率、NH3-N浓度与溶解氧变化间存在显著负相关，TP受水体酸度增加影响，相关性较弱。同温混合时期，热分层结构失稳破坏，全库处于好氧（DO>8mg/L），微碱性（7.17.3）状态，水质趋于均一。（2）J-P水库原水藻类丰度季节性变化呈现“马鞍式”分布特征。春季高峰集中于每年5月；夏季高峰多在78月。藻类丰度与水温、TP间存在显著正相关，与水位间则存在负相关性，与NH3-N浓度间相关性极差；水体磷素动态是影响J-P水库藻类增殖的限制性因子。期间，共鉴定出典型浮游植物69种，分归5门7纲12目20科44属，物种比例：绿藻>硅藻>蓝藻>黄藻、裸藻等；总体呈“冬春季硅藻为主，夏秋季蓝、绿藻占优”的群落结构演替特征；库表chlorophyll-a浓度同藻类丰度变化趋势相似，但不呈同步正比关系；水库稳态chlorophyll-a含量与混合层深度间存在显著指数负相关性，并随之呈单峰规律变化。（3）基于模糊综合指数（FCI）的富营养化等级评价结果表明：当前J-P水库总体已处于“中-高营养”到“高营养”水平，并还在逐年加剧；热分层效应的存在是加剧水库水质污染与富营养化的重要因素；而分层结构失稳所带来的水质突发性污染风险将伴随水库运行时间的增长而上升。（4）应用改进后的浮筒式扬水曝气器（WLA-F）修复J-P水库受污染水质取得成效。混合充氧作用下，水库热分层结构受到扰动但未完全破坏，垂向温差缩小（同比减小35℃），库表水温下降2.13.6℃，温跃层位置下迁（夏秋季温跃层中心同比下降2030m），温差缩小（同比减小46℃）；库底季节性厌氧状况得到遏制，底泥表层溶解氧浓度维持在2mg/L以上；滞水层溶解氧衰减速率较2008、2009年同期分别削减约51.2%和49.6%，降至0.0184mgO2/（L·d）；沉积物表层TP、NH3-N浓度分别降至0.12mg/L、0.25mg/L以下，同比削减54%、70%以上；挥发性CH2Cl2完全去除；主库区表层藻类丰度降至450万个/L以下，同比削减约75%80%；蓝藻相对丰度由2008、2009年的月均30%31%降至2010年同期的6.8%；硅藻则由相应的15%22%增至46.8%，优势度显著上升。出水中TP、NH3-N、CODMn、chlorophyll-a等指标浓度较2008年同期分别削减46.7%、69.5%、22.4%和53.6%，较2009年同期分别削减47.2%、67.1%、25.8%和56%，达到地表水环境质量标准ⅠⅢ类限值要求。水库现状供水规模下（80万m3/d），WLA-F系统的水质改善成本为0.004元/m3；（5）针对WLA-F系统前期运行过程中，局部组件在牢固性、稳定性等方面出现的问题，提出了筒体开设扩散孔、安装水流辐射稳定器、设置自控加压注水系统等改进方案，以降低系统运行风险及能耗，提高混合充氧效率。