不同水动力条件下底泥曝气对城市河道氮磷迁移转化的影响研究

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富营养化问题是全球性水环境难题,底泥作为城市河道主要污染源,其释放和吸附氮、磷的过程是影响水体富营养化的关键。本研究依托国家科技重大专项“海河干支流河网联动水循环净化综合调控技术研究与示范课题”,在充分考虑海河干支流河网水动力特征和底泥曝气已有研究成果的基础上,采用室内循环水槽模拟开展研究,分析了不同水动力条件下底泥曝气对城市河道水体和底泥中氮、磷迁移转化的影响,为城市河道水体氮、磷污染物的去除提供技术支持。本文主要研究成果如下:(1)水体流动或底泥曝气措施均可显著促进上覆水和底泥中氮的去除。对比静止(v=0cm/s)无曝气水体,流速为2cm/s5cm/s的无曝气水体中,上覆水NH4+-N和TN去除率分别提高59%60%和41%45%;底泥可提取态NH4+-N和TN去除率分别提高6%32%和11%19%。对比静止无曝气水体,当底泥曝气强度为2L/min,停曝比为0:54:1时,上覆水NH4+-N和TN去除率分别提高59%65%和30%38%;底泥可提取态NH4+-N和TN去除率分别提高12%27%和30%38%。(2)与单独采用水体流动或底泥曝气措施相比,水体流动和底泥曝气的10种组合措施能更有效的去除底泥中的氮,从而提高泥水系统整体氮去除率。10种组合措施中,当水体流速为2cm/s,底泥曝气强度为2L/min,停曝比为0:5时,底泥可提取NH4+-N和TN去除率最高,分别比静止无曝气水体提高了58%和56%。(3)水体流动或底泥曝气措施均可显著促进上覆水中的磷向底泥迁移,从而实现上覆水磷的去除。静止无曝气水体上覆水SRP和TP去除率分别为-67%和-72%;流速为2cm/s5cm/s的无曝气水体中,上覆水SRP和TP去除率分别达到59%60%和41%45%;当底泥曝气强度为2L/min,停曝比为0:54:1时,上覆水SRP和TP去除率分别达到70%90%和59%90%。(4)与单独采用水体流动或底泥曝气措施相比,当流速为2cm/s5cm/s,底泥曝气强度为2L/min,停曝比为2:34:1时,能更有效的促进上覆水中的磷向底泥迁移。10种组合措施中,当水体流速为2cm/s,底泥曝气强度为2L/min,停曝比为3:2时,上覆水SRP和TP去除率最高,分别达到了90%和89%。
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