富营养化水体微生物生态修复技术评价及水质模型研究

摘要

水体富营养化是由外界污染物的大量输入与底泥营养物的内源释放所共同引起的生态退化过程，是目前世界范嗣内面临的主要水环境问题，已成为人类社会、经济可持续发展的重要限制性因素。因此开展对富营养化水体修复的研究已成为热点。城市水体由于其特殊的地理环境，富营养化问题十分严重。 稻香湖酒店水体属于已经严重富营养化的城市水体。其水质修复方法以生态修复技术为基础，通过向水体投加生态修复剂诱导水体重建健康水生态系统，提高水体自净能力，改善水体水质。为掌握稻香湖酒店水体富营养化状况及其修复过程中的水质变化情况，用以指导其他城市富营养化水体的修复实践，有必要对稻香湖酒店水体水质修复过程进行长期连续的水质监测，并深入研究。 本研究中，通过实验室小试研究和对稻香湖酒店水体水质的连续监测，较为系统的研究了采用生态修复剂修复富营养化水体的水质转化过程，主要研究成果包括： (1)生态修复剂修复机理。分析实验室小试数据，对生态修复机理进行研究，研究结果表明，原水含磷量、修复剂投加量和修复时间三个因素对修复过程中水质影响比较显著，而原水含氮量对水质的影响较小；试验条件下，当微生物生态修复剂投加量为2mg/L时，微生物生态修复的效果最佳，投加微生物生态修复剂的周期为一周；此生态修复技术能显著降低水体中氨氮和总磷浓度，去除率分别可达到72.58％和71.50％，同时能少量减少水体中有机物和叶绿素a含量，对其去除率分别为37.17％和16.61％。以上小试试验结果表明，本研究中所使用的微生物生态修复荆确实能改善富营养化水体水质。研究成果可用于指导今后同类水体水质修复过程中微生物生态修复剂的应用过程，确保水体修复取得实际成效。 (2)富营养化水体生态修复效果评价。分别在2007年7～10月和2008年3～10月，对实施微生物生态修复的稻香湖酒店景观水体生态修复过程中的水质变化情况进行连续监测，并根据监测结果评价修复效果，研究生态修复剂改善水体富营养化状况的能力和长期可持续性。研究结果表明，实施生态修复后，水体中有机物、总氮和总磷浓度都显著降低，叶绿素a浓度含量稍微减少。2007年有机物、总氮和总磷去除率分别可达到73.5％、95.8％和99.2％，叶绿素a浓度从进水的62.32mg/L降到40mg/L左右；2008年3月实施生态修复后，水体中有机物浓度从春季52.73mg/L降到夏秋季的35mg/L左右，总氮浓度从进水的8.87mg/L降到3.31mg/L，总磷浓度从进水1.32mg/L降到0.50mg/L，叶绿素a浓度从春季140.51ug/L降到夏季52.19ug/L。表明本研究中所使用的微生物生态修复剂确实在修复水体水质、抑制水华方面成效卓越。 (3)水质模型。通过研究被修复水体中叶绿素a与磷浓度之间的关系，提出稻香湖酒店水体富营养化水质模型方程。 稻香湖酒店水体春季总磷与夏季叶绿素a的相关模型：lg[Chla]=-0.15421g[TP]+2.1884春季溶解性磷与夏季叶绿素a的相关模型：lg[Chla]=-0.11431g[DTP]+2.0442稻香湖酒店水体富营养化主要受磷浓度影响，根据稻香湖一年的水质监测资料，对多个混合的湖泊模型进行了识别，最终确定Vollenweider模型和Dillon模型作为稻香湖酒店水体的磷预测模型。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1水体富营养化概述

1.1.1水体富营养化问题

1.1.2水体富营养化的形成机理

1.2北京城市景观水体现状

1.2.1城市水体功能

1.2.2城市景观水体富营养化危害

1.2.3城市景观水体富营养化原因分析

1.3国内外对湖泊富营养化的理论研究及进展

1.3.1国外对湖泊富营养化的理论研究及进展

1.3.2国内对湖泊富营养化的理论研究及进展

1.4湖泊富营养化防治技术研究

1.4.1防治技术概述

1.4.2营养盐控制

1.4.3人工曝气

1.4.4直接除藻

1.4.5生物修复

1.4.6生态工程修复

1.5富营养化水质模型研究现状及进展

1.5.1国内外水体富营养化模型的类型及其研究现状

1.5.2湖泊富营养化模型的存在问题与发展趋势

1.5.3小结

1.6课题研究内容与意义

第二章微生物生态修复剂修复富营养化水体的小试研究

2.1试验目的

2.2试验内容和方法

2.2.1原水富营养化趋势研究

2.2.2时间对修复效果影响的研究

2.2.3投加量对修复效果影响的研究

2.2.4修复剂对不同氮磷浓度原水系统修复能力的研究

2.2.5正交试验选定试验条件

2.2.6水质修复过程试验

2.3试验结果分析

2.3.1原水富营养化趋势研究结论

2.3.2时间对修复效果影响的研究结果分析

2.3.3投加量对修复效果影响的研究结果分析

2.3.4修复剂对不同氮磷浓度系统修复能力的研究

2.3.5正交试验选定试验条件结果分析

2.3.6水质修复过程试验结果分析

2.3.7各水质水质指标相关性研究

2.4结论

第三章稻香湖酒店景观水体微生物修复试验研究

3.1水体概况

3.1.1水体面积及景观水系

3.1.2景观水体补给水源

3.2试验原理和方法

3.2.1试验原理

3.2.2试验方法

3.2.3水质监测方案

3.3稻香湖酒店景观水体水质监测结果与修复效果分析

3.3.1 2007年稻香湖酒店景观水体大湖水质监测结果与分析

3.3.2 2008年稻香湖酒店景观水体水质检测结果与修复效果分析

3.4.2007-2008年稻香湖酒店景观水体生物修复试验结论

第四章稻香湖酒店景观水体富营养化水质模型研究

4.1.2007年稻香湖酒店景观水体水质相关性研究与分析

4.1.1溶解氧与叶绿素a相关性研究

4.1.2透明度与叶绿素a相关性研究

4.1.3磷与叶绿素a相关性研究

4.1.4总氮与总磷相关性研究

4.2.2008年稻香湖酒店景观水体水质磷与叶绿素a相关模型的建立

4.2.1稻香湖酒店景观水体叶绿素a变化情况

4.2.2稻香湖酒店景观水体氮、磷的变化情况

4.2.3稻香湖酒店景观水体春季总磷与夏季叶绿素a相关模型

4.3.稻香湖酒店景观水体富营养化磷水质模型的建立

4.3.1建立水质模型的一般方法

4.3.2稻香湖磷水质模型的建立的基础

4.3.3稻香湖入湖磷负荷的计算

4.3.4稻香湖磷模型参数及模型确定

4.4结论

第五章结论与建议

5.1结论

5.2创新点

5.3建议

5.4尚需进一步研究的问题

参考文献

致谢

附录 稻香湖酒店景观水体采样点布置图