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生物塘处理富营养化巢湖水中试 ＊ 张付海 1 张 敏 1 高连芬 1 李 2 1.安徽省环境监测中心站, 合肥 230061; 2.安徽省环境科学研究院污水处理技术研究重点实验室, 合肥 230061 摘要 利用生物塘对富营养化巢湖水进行中试, 结果表明 浮萍、黑藻、狐尾藻和芦苇对总氮、总磷均有较好处理效果, 其中黑藻对总氮、总磷的处理效果最好, 芦苇对叶绿素的处理效果最好。 7月份是生物塘处理污染物的最佳时期, 4 种 水生生物的综合生物塘对总氮、总磷和叶绿素的最高去除率分别为 92. 0、89 . 2、97. 8。 关键词 巢湖水; 生物塘; 富营养 PILOT-SCALE TEST OF TREATING EUTROPHICATION WATER IN CHAOHU LAKE USING BIOLOGICAL POND Zhang Fuhai1 Zhang Min1 Gao Lianfen1 Li Kun2 1.Anhui Environmental Monitoring Center, Hefei 230061, China; 2. Provincial Key Laboratory of Research on Wastewater Treatment Technology, Anhui Academy of Environmental Science Research, Hefei 230061, China AbstractPilot-scale biological pond with duckweed, hydrilla verticillata, water milfoil and phragmites communis was used to treat eutrophication water in Chaohu Lake. The results show that the 4 hydrobios have good effect of removing TN and TP, of which hydrilla verticillata has the best effect on TN and TP, and reed has the best effect on chlorophyll. The highest removal rate of TN, TP and chlorophyll by the pond with these hydrobios is 92. 0, 89. 2 and 97. 8 respectively during July. Keywords water in Chaohu Lake; biological pond; eutrophication ＊国家科技部国际科技合作重点项目“减轻巢湖富营养化项目Ⅱ期” 2008DFA91310 。 0 引言 巢湖是我国著名的五大淡水湖泊之一,巢湖湖区 呈中度富营养状态 ,其中西半湖呈重度富营养状态, 东半湖则较轻, 主要污染物为高锰酸盐指数和总 磷 [ 1- 2] 。巢湖富营养化的原因主要是由流入巢湖的 8 条入湖河流造成的 [ 1] , 在河道浅水处种植水生生物, 恢复河道植物带是一种重要的恢复河流生态系统的 措施 [ 2-5] 。植物带位于水面下的茎杆及水中的枯枝败 叶上会附着大量微生物, 土壤中也会有大量微生物存 在,它们可以降解河水中的营养物质, 减轻河流的非 点源污染 [ 6-8] 。另外,在湖区种植沉水生物 ,可以吸收 营养物质, 改善局部环境 [ 9-10] 。水生生物处理富营养 化水体在理论与实践上都有待深入研究 。不同水生 生物生长特性不同, 其去除富营养化物质的能力不 同,本文在自然环境中设计了浮萍、黑藻 、 狐尾藻和芦 苇等中试生物塘 ,旨在通过自然环境下的中试试验了 解生物塘中各种水生生物带对富营养化湖水的处理 情况 ,为严重富营养化巢湖水体的水质净化和生态修 复提供技术基础 。 1 材料与方法 1. 1 试验设计 试验用水直接取自巢湖西半湖 ,中试场地位于巢 湖的西半湖塘西滩地上。图 1为平面图, 图 2 为生态 塘实景 。每个植物带长20 m ,宽18 m 。湖水通过潜水 泵直接打入缓冲塘, 连续进水 。植物种植方式为 10 株 m 2 。 试验时间从 2006 年5 月 15 日2006 年 10 月 28 日共95 d。从 2006年 6 月 5 日开始调节进水量, 水流 量为450 m 3 d ,各植物带理论水力停留时间均为2 d, 水深0. 5 m运行 。在每个生物塘的进出水处采样进行 水质分析。 9 环 境 工 程 2009年 12 月第 27卷第 6 期 1缓冲塘; 2浮萍塘; 3黑藻塘; 4狐尾藻; 5芦苇塘; F 进水口取样点; T1浮萍塘的出水取样点; T2黑藻塘的出水取样点; T3狐尾藻塘的出水取样点; T4芦苇塘的出水取样点。 图 1 生物试验塘的平面图 图 2 生物试验塘 1. 2 分析方法 主要分析项目有 TN 、TP 和叶绿素, 每周分析 1 次 。 TN 分析采用过硫酸钾-紫外光度法 ; TP 采用钼 锑抗分光光度法 ; 叶绿素采用滤膜过滤 - 提取的分光 光度法。 2 结果与讨论 2. 1 生物塘对总氮 、 总磷和叶绿素的去除效果 图3 是生物塘对总氮、总磷和叶绿素的去除效 果。进水 TN 浓度基本在 0. 6 ～ 4. 0 mg L ,TP 浓度在 0. 2～ 0. 4 mg L ,叶绿素浓度在 5. 0 ～ 25 mg L 。进水依 次通过1 ～ 5号综合生物塘后 ,生物塘对总氮、总磷和 叶绿素的最高去除率分别为 92. 0、89. 2、 97. 8; 生物塘对叶绿素的去除效率最好 , 其次是总氮 ,最差 是总磷。生物塘在 610 月期间, 7 月份对 3 种污染 物的去除效率最高,8 月份以后 ,去除效率明显降低; 合肥 2006 年 7 月底进入梅雨季节 ,8 月份雨量较大, 污染物的浓度下降, 进入 8 月后生物塘中的生物生长 进入衰老期,去除污染物的能力下降。 2. 2 各生物塘对总氮总磷的处理效果 图4 和图 5 是各生物塘对湖水中总氮和总磷的 处理效果, 进水 TN 浓度基本在 0. 64 ～ 4. 0 mg L ,进水 TP 浓度基本在 0. 27～ 0. 35 mg L ,浮萍 、 黑藻 、 狐尾藻 和芦苇在 7 月份对总氮和总磷去除效果最好 ,这 4 种 生物中黑藻对总氮和总磷的处理效果最好,其次是狐 尾藻、芦苇, 最差是浮萍 。对湖泊水体的研究结果表 明,营养负荷量增加是湖泊富营养化的主要原因, 总 图 3 生物塘对总氮、总磷和叶绿素的处理效果 氮和总磷是评价湖泊富营养化的重要参数,同时研究 结果认为营养物质“磷”是湖泊富营养化的限制因子。 由图 5 可知巢湖水中总磷浓度全都超过 GB3838 - 2002地表水环境质量标准的地表水 Ⅴ类水体标准 限值 。总氮的浓度介于地表水 Ⅲ类和 Ⅴ类水体标准 限值之间。在 7 月期间 ,巢湖水依次通过浮萍 、 黑藻、 狐尾藻生物塘后 ,总磷浓度可以达到 Ⅳ类 ,总氮浓度 可以达到Ⅱ类,再通过芦苇后总磷浓度可达到 Ⅲ类, 总氮浓度可达到 Ⅰ类 。上述试验结果表明不同生物 塘处理受污染湖水时各有其特点,在进行受损湖泊生 态修复时, 应保证生物的多样性, 将它们有机结合起 来,发挥综合优势, 力求达到生态修复和污染治理的 目标 。 图 4 生物塘对湖水中总氮的处理效果 图 5 生物塘对湖水中总磷的处理效果 10 环 境 工 程 2009年 12 月第 27卷第 6 期 2. 3 各生物塘对叶绿素的处理效果 图6 是各植物带对湖水中叶绿素的处理效果 ,进 水TP 浓度基本在 5. 0 ～ 25 mg L , 狐尾藻和芦苇在 7 月份对叶绿素去除效果最好, 在这 4 种生物中芦苇对 叶绿素的处理效果最好, 其次是狐尾藻 。浮萍和黑藻 不但不能去除叶绿素, 还向水体中释放叶绿素 ,这与 它们含有叶绿素有关 。 图 6 生物塘对湖水中叶绿素的处理效果 3 结论 1 自然环境下生物塘对总氮 、 总磷和叶绿素的最 高去除率分别为 92. 0、 89. 2、 97. 8; 生物塘对叶 绿素的去处效率最好 , 其次是总氮 ,最差是总磷。生 物塘在 610月期间 ,7 月份对 3 种污染物的去除效 率最高,8 月份以后 ,去处效率明显降低 。 2 浮萍、黑藻 、 狐尾藻和芦苇在 7 月份对总氮和 总磷去除效果最好, 在这 4 种生物中黑藻对总氮和总 磷的处理效果最好, 其次是狐尾藻 、芦苇 , 最差是浮 萍。狐尾藻和芦苇在 7 月份对叶绿素去除效果最好, 在4 种生物中芦苇对叶绿素的处理效果最好, 其次是 狐尾藻。浮萍和黑藻不但不能去除叶绿素,还向水体 中释放叶绿素。 参考文献 [ 1] 张海燕, 李菁. 巢湖水体富营养化成因分析及对策研究[ J] . 疾 病控制杂志, 2005, 9 3 271-272. 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