水窖底泥對窖水水質(zhì)影響研究.pdf

1、我國西北干旱半干旱地區(qū)，其獨特的地理位置和自然環(huán)境使得西北村鎮(zhèn)地區(qū)人畜用水嚴(yán)重不足。為解決此問題，我國雨水資源化與收集利用技術(shù)得到充分的重視。在政府的正確引導(dǎo)和資助下，通過“121集雨工程”，“母親水窖”等集雨工程使得水窖得到了廣泛地推廣、應(yīng)用，有效的緩解了西北干旱半干旱地區(qū)淡水資源嚴(yán)重匱乏的局面。然而，集雨水水質(zhì)特征復(fù)雜，也因大氣環(huán)境、集流面及水窖材料而使水質(zhì)表現(xiàn)出差異。受到污染的雨水收集入窖，泥沙和部分污染物沉積到水窖底部，常年不清

2、洗水窖，使得污染物在底泥中大量積聚，再懸浮時可能對窖水水質(zhì)存在二次污染的危險。鑒于此，為改善窖水水質(zhì)、提高窖水質(zhì)量、保障西北村鎮(zhèn)人畜健康，并為拓展、深入研究窖水集雨的理論體系，開展水窖底泥對窖水水質(zhì)的影響研究有著非常關(guān)鍵的現(xiàn)實意義。本文選用具有代表性的紅泥窖底泥作為實驗底泥，以氨氮、CODMn、電導(dǎo)率及UV254作為污染物的代表，采用動力學(xué)和等溫平衡等實驗方法，對水窖底泥釋放污染物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律進行了初步研究，并對水窖底泥濃度、溫度和

3、紊亂程度（振蕩速度）等因素進行分析。
　　本文的主要內(nèi)容和研究成果主要包括：
　　（1）查閱相關(guān)水窖資料，分析水窖底泥中可能存在的污染物質(zhì)和影響其釋放的因素，確定了以氨氮、CODMn、電導(dǎo)率及UV254作為研究對象和以水窖底泥濃度、溫度和紊亂程度（振蕩速度）等為影響因素的實驗方案；對水窖底泥的理化性質(zhì)（粒徑級配、礦物組成以及化學(xué)成分）進行了分析,確定了中值粒徑為22.752μm的水窖底泥作為實驗底泥以及相關(guān)的預(yù)處理和制備方法

4、。
　　（2）根據(jù)一般河湖庫區(qū)底泥釋放污染物的相關(guān)理論分析了水窖底泥和上覆水之間的影響，分析了水窖底泥對污染物吸附解吸的作用機理，強調(diào)了進行水窖底泥對上覆水水質(zhì)影響研究的意義；介紹了Langmuir、Freundlich等溫模型和準(zhǔn)一級動力學(xué)方程、準(zhǔn)二級動力學(xué)方程等常見水質(zhì)模型的相關(guān)內(nèi)容以及它們的特點和數(shù)據(jù)擬合方法。
　?。?）以不同水窖底泥濃度為變量，進行了水窖底泥釋放氨氮、CODMn、電導(dǎo)率及UV254的動力學(xué)實驗，對水

5、窖底泥釋放氨氮、CODMn建立了準(zhǔn)一級動力學(xué)、準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和Langmuir、Freundlich兩種等溫模型，以考察水窖底泥對解吸速率、平衡時間和解吸量的作用機理以及單位質(zhì)量水窖底泥對氨氮、CODMn的平衡解吸量和解析等溫線的影響；并對水窖底泥濃度與電導(dǎo)率進行線性擬合，以考察水窖底泥濃度與上覆水中電導(dǎo)率的相關(guān)性。結(jié)果表明：隨著水窖底泥濃度增大，氨氮、CODMn、電導(dǎo)率及UV254均不同程度有所增加；用準(zhǔn)一級動力學(xué)與準(zhǔn)二級動力學(xué)擬合

6、水窖底泥釋放 CODMn相關(guān)性均較好；Langmuir等溫式與Freundlich等溫式對水窖底泥解吸氨氮、CODMn的擬合情況也均較好；水窖底泥濃度和電導(dǎo)率線性擬合相關(guān)性較高，這一特性為通過電導(dǎo)率監(jiān)測窖水水質(zhì)提供了實驗基礎(chǔ)；不同濃度時對水窖底泥釋放 UV254與 CODMn進行相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗得出UV254與CODMn線性相關(guān)。
　?。?）以不同溫度為變量，進行了水窖底泥釋放氨氮、CODMn、電導(dǎo)率及UV254的動力學(xué)實驗，對

7、水窖底泥釋放氨氮、CODMn建立了準(zhǔn)一級動力學(xué)、準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，以考察溫度對解吸速率、平衡時間和解吸量的作用機理；并對溫度與電導(dǎo)率進行線性擬合，以考察溫度對電導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明：隨著溫度增大，氨氮、CODMn、電導(dǎo)率及UV254均不同程度有所增加；準(zhǔn)一級和準(zhǔn)二級動力學(xué)方程描述溫度對水窖底泥釋放 CODMn時的反應(yīng)過程時準(zhǔn)一級略優(yōu)于準(zhǔn)二級；溫度和電導(dǎo)率線性擬合相關(guān)性較高，將電導(dǎo)率作為窖水水質(zhì)的監(jiān)測手段時必須考慮溫度對其的影響；在不同溫

8、度時，對UV254與CODMn進行相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗得出UV254與CODMn線性相關(guān)，但20℃時顯著性較低。
　?。?）以不同紊亂程度（振蕩速度）為變量，進行了水窖底泥釋放氨氮、CODMn、電導(dǎo)率及UV254的動力學(xué)實驗，并對水窖底泥釋放氨氮、CODMn建立了準(zhǔn)一級動力學(xué)、準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，以考察紊亂程度（振蕩速度）對解吸速率、平衡時間和解吸量的作用機理；并對紊亂程度（振蕩速度）與電導(dǎo)率進行線性擬合，以考察紊亂程度（振蕩速度）對

9、電導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明：隨著紊亂程度（振蕩速度）增強，氨氮、CODMn、電導(dǎo)率及UV254均不同程度有所增加；準(zhǔn)二級動力學(xué)方程的擬合水窖底泥釋放氨氮效果略優(yōu)于準(zhǔn)一級動力學(xué)方程；紊亂程度（振蕩速度）和電導(dǎo)率線性擬合相關(guān)性較高，故電導(dǎo)率可作為水窖底泥懸浮程度的監(jiān)測手段，從而來控制窖水水質(zhì)安全；不同紊亂程度（振蕩速度）對UV254與CODMn進行相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗得出UV254與CODMn線性相關(guān)，140r/min、190r/min時顯著性較