水源水库扬水曝气运行对藻类和有机物的影响研究

【摘要】：湖泊(水库)常作为我国饮用水水源,但是由于湖泊水库周边人类活动排入超过水体自净能力的氮磷等营养元素,水库湖泊富营养化问题已经成为人类不可避免必须面对的问题,其导致的藻类爆发现象频繁发生。甲藻是初春时节常见的高发藻种,蓝藻和绿藻则常常在夏季合适的营养盐条件下开始爆发式的生长繁殖。藻类细胞与其生长过程中产生的代谢产物以及外源输入的有机物会给饮用水处理带来一系列的麻烦。扬水曝气技术能够很好的抑制水源水库(湖泊)藻类的生长繁殖,在一定程度上促进水中部分有机物的降解。为了研究扬水曝气系统运行对于水库藻类和有机物的影响以及分析成因,对西安市主要水源地周至县黑河水库以及蓝田县李家河水库的藻类和有机物变化进行的持续的监测分析,并在实验室中培养了水库中的典型蓝绿藻种—铜绿微囊藻和小球藻,得出的主要结论如下:(1)水源水库藻类浓度的垂向分布呈现表层高,底部低的分布规律。扬水曝气系统的运行对于藻类总体密度有着明显的削减作用,即使藻类数量处于较低水平时。系统的运行大大增加了混合层深度,由运行开始的7.35m增加到运行结束的33.09m,混合层深度的增大,影响藻类可接受光强,营养盐浓度,从而影响藻类密度和群落结构,优势藻种由运行前的蓝绿藻变为运行结束的硅藻。另一方面,扬水曝气的运行对于水中有机物的主要成分类色氨酸有一定的促进去除效果,对于另外两种成分类腐殖酸则削减效果相对较弱,影响不明显。(2)在藻密度较低时,低浓度的氮磷元素与藻类的相关性较差,表明低密度藻类的演替与氮磷元素的迁移转化无明显相关性;当水体中氮磷含量较高时,特别是主要限制因素磷的浓度升高时,当水温适合时,藻类的爆发成为大概率事件。藻类的生长繁殖和水体中氮磷营养盐元素开始互相影响,藻类的生长会利用水中的氮磷合成藻类细胞,这一部分降低氮磷和DOC浓度,藻类进入成熟期和衰亡期后,藻细胞的破解又会增加水中氮磷等营养盐浓度。(3)对于李家河水库夏季藻类爆发时水中微生物的研究发现,水体中主要以兼性厌氧微生物和厌氧微生物为主,且藻类的大量生长繁殖会增强兼性厌氧微生物和厌氧微生物的代谢活性。水深为10m的厌氧区的微生物,在藻类密度较高时AWCD指数比藻类密度较低时的AWCD指数增加0.708,在垂向上代谢活性升高最明显。(4)黑河水库水体中的溶解性有机物的主要成分为类胡敏酸、类富里酸以及类蛋白;李家河水库在夏季藻类爆发的时候主要有机物为类胡敏酸以及类蛋白成分。实验室培养的纯种小球藻和铜绿微囊藻的培养液(过滤)主要成分为类蛋白和类色氨酸成分。扬水曝气系统的运行对于去除类色氨酸有良好的效果。