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再生水景观回用与藻类的控制研究

郭晓瑜  
【摘要】:由于氮磷浓度相对较高,再生水作为景观水体的补给水源时更易引起水体富营养化。因此,研究再生水中氮磷营养物质对藻类爆发的影响及如何控制景观水体富营养化的技术对于再生水景观回用十分必要。本文首先通过实际监测描述了再生水制取和补给景观水体时其中营养物质及藻生物量的演变规律;然后,依据再生水水厂出水监测数据,在实验室人工配制再生水来考察模拟再生水中氮磷浓度、形态和比例对铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa,简写为M.A.)生长、产毒和酶活性的影响,在此基础上,比较实际的再生水和地表水为水源时不同水质和水量对3种常见的蓝绿藻生长的影响;最后,采用混凝法对不同富营养化程度的景观水进行了处理。主要结论如下:(1)再生水制取过程中,絮凝-沉淀对进水中的无机氮磷、藻密度和叶绿素a的去除发挥着主要作用,其中对进水中藻密度和叶绿素a的去除率分别为72.29%和77.68%,使最终出水中二者均值分别为4.44×103 cells/m L和5.97μg/L。模拟试验证明,在夏季,再生水静置4d时,藻华爆发,此时藻密度和叶绿素a浓度分别可达8.08×105cells/m L和81.73μg/L,为原水对应值的27.76倍和5.10倍,因此,为有效降低藻类爆发风险,应严格执行《城市污水再生利用景观环境用水水质》标准(GB/T 18921-2002)中规定的当完全使用再生水作为景观水体的补充水时,其静止停留时间不宜超过3天。此外,尽管藻类在模拟水中随时间出现交替更新,但夏季优势藻主要为小球藻。(2)当再生水中PO43--P和总氮浓度一定时,M.A.藻密度的最大值随着NO3--N/NH4+-N比值的增大而增大;当再生水中NO3--N/NH4+-N比值较高时,M.A.的比增长速率随PO43--P浓度的增加而增加且较高浓度的硝氮使M.A.生长更优。在M.A.生长过程中,优先利用氨氮,只有当水中氨氮低于0.18~0.40 mg/L时才以硝氮为氮源,而对磷的利用基本不受初始氮浓度和比例的影响。(3)微囊藻毒素MC-LR的释放不受PO43--P浓度的限制而与生长阶段相关,在M.A.指数增长期释放量达最大约为7.51~8.51μg/L;在最有利于M.A.生长的再生水水质条件下,脱氢酶活性(DHA)与藻密度的相关性更加显著;当无机氮组成及比例相同时,超氧化物歧化酶(SOD)活性与TIN浓度呈一定的负相关。(4)与地表水相比,再生水中铜绿微囊藻、小球藻和伪鱼腥藻的生长潜力更高,且在14d的培养期间内,M.A.一直呈正增长,而小球藻和伪鱼腥藻藻密度最大值分别为4.93×106cells/m L和2.21×106cells/m L。此外,无论是在再生水还是地表水水质条件下,小球藻的适应能力均最强,而伪鱼腥藻适应能力最差。而不同比例的两种水源水混合培养的结果表明,为了控制有害蓝藻藻华,再生水补给景观水体时补充水量所占的比例不宜超过25%。(5)PAC单独混凝净化景观水,当投加量为70mg/L时,藻细胞数量级由107下降至104,PAC对中度和重度富营养化景观水中叶绿素a的最大去除率分别为57.84%和68.02%,PO43--P的最大去除率分别为83.33%和72.00%,TP的最大去除率分别为79.22%和68.78%。PAM强化PAC混凝净化中度富营养化景观水时,当PAC和PAM的最佳复合投加量分别为30mg/L和1mg/L时,对叶绿素a和PO43--P的去除率达最大分别为86.67%和64.48%;对于重度富营养化景观水,当PAC和PAM的最佳复合投加量分别为50mg/L和2mg/L时,叶绿素a和PO43--P的去除率达最大分别为80.10%和59.19%。


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