河道滞留塘系统对污染河水中氮磷的去除特性

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1、朱铭捷等：河道滞留塘系统对污染河水中氮磷的去除特性13河道滞留塘系统对污染河水中氮磷的去除特性朱铭捷，胡洪营*，何苗，管运涛，张建清华大学环境科学与工程系//环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100084摘要：河道滞留塘系统是一项适用于中小型污染河流净化的生态技术，目前我国部分中小型河流污染严重，研究河道滞留塘系统对河流污染物的去除特性具有现实意义，但目前尚缺乏系统深入的研究。该研究对实际污染河水进行了一年现场试验研究，通过改变水力停留时间，考察了不同季节、不同河水水质条件下河道滞留塘系统对河水中氨氮(NH3-N)和总磷

2、(TP)的净化效果。结果表明，河道滞留塘系统主要通过颗粒物的重力沉降作用净化河水中的总磷(TP)。在该研究条件下，TP去除率接近30%，去除速率为0.01～0.02g·h-1·m-2。TP去除速率约为0.003倍的SS去除速率，两者间有较好的相关关系，因此可通过测定滞留塘SS去除速率来预测TP去除速率。但滞留塘系统对NH3-N无显著去除能力。关键词：河道滞留塘系统；污染河水净化；TP；NH3-N；悬浮颗粒物中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1672-2175（2006）01-0011-04朱铭捷等：河道滞留塘系统对污染河

3、水中氮磷的去除特性13中小型河流污染是我国迫切需要解决的环境问题之一。河道滞留塘技术是一项具有成本低、运行管理简单、能持续发挥水质净化作用等优点的污染河流治理技术，有较好应用前景。该技术直接在河道上构建滞留堰拦水，延长了河水在单位距离上的停留时间，通过滞留塘内重力沉降、植物吸收和微生物降解等作用，净化水质。滞留塘在北美、欧洲等地区已有一定应用[1－4]，但主要用于控制暴雨径流污染，国内也有类似河道稳定塘的应用实例[5]，但对将滞留塘应用于严重污染河水的净化，尚缺乏系统深入的研究。氮磷是导致缓流水体富营养化的重要元素，我国大部分河

4、流最终流入湖泊或海洋，河水中的氮磷也会随河水进入这些缓流水体，导致潜在的水体富营养化风险。此外，根据1991—2004年中国环境状况公报，氨氮(NH3-N)是我国河流主要污染物之一。因此本研究以TP和NH3-N为研究对象，考察河道滞留塘系统对河水中氮磷的去除特性。1实验系统与方法1.1实验系统研究在孝妇河河岸现场研究基地的小型滞留塘中进行（图1）。孝妇河是北方某市一条污染严重的河流，水质常年为劣Ⅴ类。滞留塘系统现场试验水池在河岸天然土层上开挖而成，自然生长有野芦苇等少量水生植物，水面面积为90m2，容积50m3，最大水深1.2m

5、。滞留塘使用潜水泵进水，泵的入口位于河面下0.3～0.5m，进水流量采用阀门控制，泵的流量用转子流量计读取。1.河流，2.潜水泵，3.进水槽，4.喷泉口，5.小岛，6.试验水池，7.出水槽图1孝妇河滞留塘系统现场研究设施示意图Fig.1Schematicdiagramofdetentionpondexperimentalsystem试验研究自2004年6月至2005年5月，共约350d，期间考察了滞留塘系统在不同季节、不同运行状态(主要是改变水力停留时间HRT，1.5h

6、净化特性。1.2水样监测与数据分析水质检测指标包括总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、溶解氧(DO)、pH值、水温。测试方法参见《水和废水监测分析方法(第4版)》[6]。此外还测定了溶解性TP，测定前用0.45mm孔径的滤膜过滤水样作为预处理。由于有研究认为在滞留塘中，滞留塘对污染物的去除与颗粒物有关[7－9]，因此还测定了悬浮颗粒物(SS)。在研究结果的数据分析中，利用了软件datafit6.1进行了数据拟合和假设检验。朱铭捷等：河道滞留塘系统对污染河水中氮磷的去除特性132结果与讨论2.1孝妇河的水质特点图2滞留塘系统入出流T

7、P变化Fig.2VariationofinletandoutletTPconcentrationofthedetentionpondsystem图3滞留塘系统入出流NH3-N质量浓度变化Fig.3VariationofinletandoutletNH3-Nconcentrationofthedetentionpondsystem图4滞留塘入出水SS质量浓度监测结果Fig.4VariationofinletandoutletNH3-Nconcentrationofthedetentionpondsystem孝妇河流量和水质的季节差

8、异很大，丰水期8月的多年平均流量为7.0m3·s-1，而枯水期4月份仅为0.5m3·s-1。河水流量的季节差异导致了水质的季节差异，图2至图4是研究期间滞留塘进出水TP、NH3-N和SS监测结果。由图可见，孝妇河在秋季丰水期，水质相对较好，冬春季则较差。研究其间