| 题名 | 北方滨海地区再生水磷深度净化生态工程技术应用研究 |
| 作者 | 胡春明 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 单保庆 |
| 关键词 | 再生水 盐分 磷 人工湿地 reclaimed water salt phosphorous constructed wetland |
| 其他题名 | Study on the ecological technology for removing phosphorus from reclaimed water in coastal area of north China |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 随着人口持续增长以及经济发展，水资源短缺困扰全球。再生水作为一种潜在水源，日益得到重视。我国北方滨海地区，水环境水生态面临着退化危机，再生水资源化补给可成为有效的解决方式。但再生水中氮磷等营养盐含量依旧较高，大量补给于生态环境将给受纳水体带来富营养化风险。因此，深度净化再生水，以减少回用风险具有重大意义。本文针对再生水中磷浓度低、溶解态磷比例高的水质特点，于天津市空港物流加工区，结合实际工程项目，开展再生水磷深度净化生态工程技术研究。以区域高盐水土环境及其富营养化影响研究为工程设计依据；将人工湿地作为关键工程技术，重点研究其对再生水中磷的净化效果及机理；同时研究赤泥强化除磷技术的生态工程应用以及区域盐分控制等工程强化措施。主要研究结论如下： 1）北方滨海地区土壤存在“返盐”现象，返盐受水分及蒸发影响显著，靠近河岸土壤返盐较弱、雨季期间返盐现象弱。盐分对30-60 cm土壤层磷酸酶活性产生抑制，但对0-30 cm土壤层磷酸酶活性影响不显著。盐分对水体富营养化进程具有影响，主要表现在延缓水体藻类爆发时间，抑制藻类生长速度以及最高藻类数量。盐度为4 psu的水体藻类爆发后叶绿素a含量最高为155.1 mg/m3，仅为淡水中叶绿素a的1/2。由于盐分影响，区域水土环境呈现一定特殊性，生态工程需因地制宜进行构建。 2）钢渣和砾石是当前湿地构建中常用基质。当溶液磷浓度低于1.4 mg/L时，钢渣和砾石的磷吸附量相当，但钢渣具有较小的初始磷浓度P0和平衡浓度EPC0。这使得钢渣湿地在运行初期的磷去除率为80.4%，高于砾石湿地的73.0%。随湿地运行时间的增加，钢渣湿地去除率下降为56.4%，低于砾石湿地的61.6%。当水力停留时间从1d延长至2d，钢渣湿地的去除效果持续降低为54.6%。而砾石湿地磷去除率上升为88.6%。通过扫描电镜和能谱仪分析发现，钢渣表面形成大量CaCO3，含磷量仅为1.07%，而砾石则依靠Fe、Al的化学沉淀、物理吸附和配位体交换等作用，表面吸附含磷高达2.12%。钢渣湿地中pH值从初期9.82下降为9.04，以及水体的低磷浓度是CaCO3形成并导致去除效果下降的主要原因。钢渣和砾石湿地中植物的磷吸收量分别为0.784g和1.297g。此外，钢渣湿地后期磷酸酶活性上升带来磷释放，也是导致去除率下降原因之一。 3）钢渣湿地和砾石湿地存在着显著的磷形态差异。活性反应磷SRP在钢渣湿地中持续下降，而在砾石湿地后端出现上升。溶解态有机磷DOP在钢渣湿地和砾石湿地中均较稳定，平均值分别为0.023mg/L和0.020mg/L。颗粒态磷PP在两个湿地中差异最显著，在钢渣湿地中平均为0.05 mg/L，而在砾石湿地中浓度为0.093-0.216 mg/L。砾石湿地中PP分级提取发现，主要为Fe、Al结合态磷，其次为有机态磷和闭蓄态磷。Fe结合态磷含量受DO影响，在砾石湿地上层从0.53mg/L下降至0.14mg/L，下层则一直保持为0.15mg/L上下。闭蓄态磷在上下层均呈上升趋势。Al结合态磷和有机态磷在湿地前段和中段较稳定，但在出口段骤减。PP的形态变化说明，在砾石湿地中，PP与SRP之间发生着强烈的形态转换，PP在SRP的去除中起着媒介的作用。部分SRP可能是首先转换成PP，然后通过吸附、沉淀作用，间接从湿地水体中去除。砾石湿地比钢渣湿地更适合于去除再生水中的磷，不仅在于更高的磷去除率，还由于出水中更高的PP含量，更因为PP形态主要为闭蓄态、Fe结合态和Al结合态，仅一小部分为可交换态，PP形态较稳定，对水体富营养化风险较低。 4）赤泥在土壤中投加可提高土壤的磷吸附效果。对于北方常见的绿化草种黑麦草而言，当赤泥投加比例为5%时，赤泥对植物生长最有利。 5）生态混凝土技术可有效控制滨海地区表层土壤盐分。上层采用10-16mm碎石，下层采用16-35mm碎石，按水灰比0.4，灰骨比1/8拌制的生态混凝土控盐效果最大，达到30.29%。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 公开日期 | 2010-06-04 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/325]  |
| 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 | 胡春明. 北方滨海地区再生水磷深度净化生态工程技术应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论