景觀用再生水水體富營養(yǎng)化特性及控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，人們對于景觀水體的需求越來越強(qiáng)烈。目前我國北方城市水資源匱乏，缺水已成為制約景觀水體發(fā)展的主要瓶頸。再生水具有水質(zhì)水量穩(wěn)定等特點(diǎn)，回用于景觀水體不僅可以節(jié)省水資源，還可以減少對環(huán)境的污染，同時(shí)滿足人們對水景需求的綜合效益。但是再生水中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，屬于富營養(yǎng)化水質(zhì)，易爆發(fā)“水華”，水質(zhì)惡化喪失景觀功能。根據(jù)水體富營養(yǎng)化特性，研究經(jīng)濟(jì)高效、簡便易行的維護(hù)技術(shù)是保證再生水回用于景觀的前提。
　　本研究針對北京

2、奧運(yùn)會再生水景觀水體的維護(hù)工程，以高碑店污水處理廠再生水為水源。通過分析水體的富營養(yǎng)化規(guī)律及其不同的影響因素，比較臭氧、混凝沉淀和超濾技術(shù)在水體維護(hù)上的效果，確定臭氧與生態(tài)相結(jié)合為最佳的再生水景觀水體維護(hù)技術(shù)，富營養(yǎng)化水體未爆發(fā)“水華”階段為最佳維護(hù)時(shí)間。采用臭氧與生態(tài)結(jié)合維護(hù)技術(shù)可以控制水體藻類生長，增強(qiáng)水體自凈能力，提高水體生態(tài)系統(tǒng)安全性，在今后的再生水景觀水體維護(hù)中會被越來越廣泛的應(yīng)用。
　　再生水景觀水體中藻類生長快、含量

3、高，以綠藻為主，水體五天即爆發(fā)“水華”；自來水有充足的氮磷時(shí)，水體亦可爆發(fā)水華，以藍(lán)藻為主；蒸餾水中由于缺少微量元素，即使氮磷充足，藻類仍無法正常生長。在較寬的pH范圍內(nèi)（pH=5～9）藻類均可生長，水體爆發(fā)水華時(shí)pH上升至9.5以上，藻類自身有調(diào)節(jié)作用以減少pH影響。藻類可以利用無機(jī)碳堿度作為碳源，水中堿度高有利于藻類的生長；藻類代謝過程中會生成氫氧根離子，水體酸堿容量降低，pH上升；高pH使二氧化碳易進(jìn)入水體，利于光合作用進(jìn)行。磷是

4、藻類生長的控制性因子，氮含量的高低對藻類影響不明顯；磷濃度在0.02~10mg/L藻類可以生長，藻類最佳磷濃度范圍是0.5～5mg/L。主要含硝酸鹽氮的再生水更有利于藻類生長，而含氨氮則不利于藻類生長。
　　景觀水體維護(hù)技術(shù)中，臭氧對藻類滅活效率高達(dá)95％以上，但卻不能將藻細(xì)胞徹底氧化；臭氧可以提高水體可生化性，不能直接去除氮磷。強(qiáng)化混凝沉淀對藻類和磷去除效果好。采用混凝沉淀工藝維護(hù)已爆發(fā)“水華”景觀水體，除藻效果明顯，水體pH迅

5、速下降，但水體中出現(xiàn)大量懸浮絮體，魚類死亡，生態(tài)系統(tǒng)及景觀效果遭到破壞；臭氧維護(hù)工藝見效慢，不能迅速控制“水華”現(xiàn)象，臭氧強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)使水體自凈能力提高，藻類和氮磷含量逐漸降低；當(dāng)水體無水生動植物時(shí)，臭氧單獨(dú)維護(hù)效果不明顯；單獨(dú)生態(tài)系統(tǒng)中魚類促進(jìn)藻類生長，水體更易爆發(fā)“水華”，葉綠素含量可達(dá)1000mg/m3以上。
　　富營養(yǎng)化水體未爆發(fā)“水華”時(shí)采用臭氧生態(tài)相結(jié)合維護(hù)技術(shù)，水體藻類含量持續(xù)較低，透明度高，pH在7.5左右，具有很

6、強(qiáng)的景觀效果，即使停止維護(hù)藻類生長仍很緩慢；水體中氮磷含量較高，細(xì)菌含量少，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，景觀水體安全性高。單獨(dú)臭氧維護(hù)工藝時(shí)效果明顯，但維護(hù)停止后，藻類出現(xiàn)反彈水體迅速爆發(fā)“水華”。超濾維護(hù)工藝效果不好，水體中藻類含量較高且試驗(yàn)后期水通量很低，景觀水體不宜采用超濾維護(hù)工藝。藻類大量生長可以吸收水中的營養(yǎng)物質(zhì)，將無機(jī)態(tài)的氮磷轉(zhuǎn)化為藻細(xì)胞內(nèi)有機(jī)態(tài)氮磷。臭氧維護(hù)使水體中有機(jī)物以親水性為主，主要是藻類的胞內(nèi)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)和氨基酸等，分子量在6

7、00～5000之間。無維護(hù)空白景觀水體溶解性有機(jī)物含量高以疏水性為主，含有分子量在500以下的小分子有機(jī)物，這些物質(zhì)是引起超濾膜污染的主要物質(zhì)。
　　混凝沉淀與超濾工藝除藻類能力強(qiáng)，但混凝沉淀對水質(zhì)影響較大，破壞生態(tài)系統(tǒng)；而超濾維護(hù)效果不明顯且易被污染，因此這兩種工藝不宜作為再生水景觀水體的維護(hù)保障技術(shù)。臭氧有較強(qiáng)的殺藻除菌能力，對水體生態(tài)無危害作用；生態(tài)系統(tǒng)中建立捕食藻類的生物鏈，水中動植物和微生物與藻類進(jìn)行競爭與拮抗。臭氧與生

8、態(tài)系統(tǒng)組合技術(shù)強(qiáng)化了水體自凈能力，對景觀水體維護(hù)效果好、成本低、安全性高，實(shí)際工程試驗(yàn)中選用該技術(shù)作為再生水景觀水體維護(hù)工藝。
　　再生水景觀水體工程試驗(yàn)采用臭氧與生態(tài)結(jié)合維護(hù)技術(shù)，并研究了超濾工藝對高藻景觀水的處理效果。臭氧旁路循環(huán)周期為5～7天，臭氧投量5mg/L，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)由于水體自凈能力 TN由30mg/L降至2~3mg/L，TP由2mg/L降到0.05mg/L；生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)良好，水體透明度不小于0.4m。藻密度在108個(gè)

9、/L以下，水體沒有發(fā)生“水華”；補(bǔ)充再生水或換水時(shí)，相當(dāng)于引進(jìn)外源污染，水體易爆發(fā)“水華”。景觀湖中色度主要是藻類引起的表色，各種離子含量沒有發(fā)生累積，重金屬含量低于檢測限。再生水中主要為烷烴和酚類有機(jī)物，湖水中以雜環(huán)化合物和芳香族化合物為主，脂類物質(zhì)含量較高。臭氧處理后有機(jī)物種類增多含量降低，將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物。超濾出水有機(jī)物種類減少，超濾對脂類去除效果不理想。
　　景觀湖中24小時(shí)DO波動變化，均在8mg/L以上

10、，水體生態(tài)系統(tǒng)正常；ΔpH變化較小，景觀湖沒有發(fā)生“水華”。在無臭氧維護(hù)景觀湖中水體自凈能力相對較弱，再生水中TP濃度僅為0.31mg/L，藻類含量卻略有上升。臭氧旁路維護(hù)工藝強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)，控制藻類生長，提高水體自凈能力。景觀湖中優(yōu)勢藻為綠藻，夏季各種綠藻之間優(yōu)勢并不突出，隨著季節(jié)變化，湖水中藻類分別為硅藻、小球藻、柵藻、綠球藻。工程中運(yùn)行電費(fèi)為1.075元/h，每噸水維護(hù)成本為0.18元/h。再生水景觀湖采用水泵進(jìn)行水力改善，循環(huán)流量