賀州玉米深加工污水處理設(shè)備優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)廠家

賀州玉米深加工污水處理設(shè)備優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)廠家

　湖庫水體富營養(yǎng)化是一個世界性的問題,。藍藻的爆發(fā)會引起味,、嗅等問題，甚至會產(chǎn)生有毒物質(zhì),，對水源水質(zhì)和水處理均造成很大的影響,。由于季節(jié)性熱分層而引發(fā)的水體底部厭氧,，會造成沉積物中氮磷等營養(yǎng)鹽的釋放，進而促進湖庫水體中藻類的生長,。

　　水質(zhì)原位修復技術(shù)作為一項重要的水質(zhì)改善方法在國內(nèi)外得以廣泛應(yīng)用,。國外關(guān)于人工曝氣的研究與應(yīng)用起步較旱且已相對成熟。幾年來,，國內(nèi)學者在揚水筒技術(shù)的基礎(chǔ)上通過結(jié)構(gòu)改進與優(yōu)化研發(fā)出了揚水曝氣技術(shù),，該技術(shù)具有混合充氧、抑制底泥污染物釋放和藻類生長等功能,。其結(jié)構(gòu)示意簡圖見圖1,，原理是空氣由岸邊的空壓機壓縮后經(jīng)供氣管道通入環(huán)形空氣釋放器，壓縮空氣由釋放器的微孔向曝氣室釋放微小氣泡,，并向下層水體充氧,，水流經(jīng)回流室返回水庫底部;充氧后的尾氣則在回流室分離出來進入氣室;氣體在氣室中不斷的積累，同時氣室中水面不斷下降;當水面降至水封板以下時,，氣室中氣體瞬間進入上升筒并形成大的氣彈,，直筒中的氣彈上升過程中推動水體加速上升，將下層水體輸送至表層;氣彈沖出上升筒出日后,，水流沿水面向外側(cè)推動,，形成揚水曝氣外側(cè)水流自上向下流動;曝氣器內(nèi)水流自下向上流動，誘導上下水體混合,，表層水體中藻類被帶到下層水體;低溫,、低光照、高壓使藻類無法生長繁殖,，從而達到控制藻類生長的目的,。目前該項技術(shù)已應(yīng)用于天津于橋水庫，西安黑河水庫,，太原汾河水庫等水庫的水質(zhì)改善工程中,，通過破壞水庫分層，抑制沉積物營養(yǎng)鹽釋放,，使水質(zhì)得到有效改善,。

　　然而，人工破壞分層對藻類群落結(jié)構(gòu),，藻類密度的影響由水庫水深,，揚水曝氣強度，營養(yǎng)鹽濃度以及其他方面共同決定,。以周村水庫為例,，對揚水曝氣系統(tǒng)運行前后水庫水體垂向物理、化學和藻類指標進行連續(xù)監(jiān)測，并與往年同期進行比較分析,，重點探究了揚水曝氣系統(tǒng)運行對藻類群落結(jié)構(gòu),、藻類密度的影響，以期為水庫水質(zhì)改善以及水體富營養(yǎng)化防治科學作出指導,，為揚水曝氣器長期研究作出貢獻,。

　　1 研究區(qū)域概況

　　周村水庫位于117°41' E,34°57' N，棗莊市市中區(qū)孟莊鎮(zhèn)周村南,，流域面積為121 km2,，總庫容8 404萬m3，水面面積8. 54 km2,2015年揚水曝氣運行期間大水深13 m,。周村水庫主要功能有防洪,、灌溉和城市供水，是棗莊市城市供水水源地,。1990-2008年，周村水庫曾大量網(wǎng)箱養(yǎng)魚,，造成嚴重的水質(zhì)污染及水庫富營養(yǎng)化,。網(wǎng)箱養(yǎng)魚取締后，水庫水質(zhì)有所好轉(zhuǎn),，但庫底沉積的高污染底泥持續(xù)向水體釋放營養(yǎng)鹽,，使水庫仍處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。

　　周村水庫為典型溫帶單循環(huán)混合模式,，分層期為4-11月,，混合期為12月一次年3月。熱分層期表層與底層水體大溫差可達19. 1℃,，底層水體呈缺氧狀態(tài),，總氮、氨氮,、總磷,、錳和硫化物平均值分別可達1. 74 、1. 81 ,、0. 318 ,、 0. 93和1.29 mg / L。秋季熱分層結(jié)構(gòu)消亡,，上下層水體的垂向?qū)α魇狗謱悠谛罘e于底部的高濃度營養(yǎng)鹽和還原性污染物被交換至上層水體,，導致水質(zhì)惡化。

　　2研究方法

　　2015年8月末于周村水庫壩前安裝8臺揚水曝氣器(見圖2),。揚水曝氣器設(shè)置的目的是改善取水口附近的水質(zhì)環(huán)境,，防止出現(xiàn)分層厭氧狀態(tài)。其布置的原則為,，盡量在靠近取水口附近水深較大的區(qū)域設(shè)置,，設(shè)置水域的庫容應(yīng)保證在設(shè)計取水量下達到一定的停留時間,。周村水庫上游水深較小，不宜設(shè)置揚水曝氣器,，壩前水深較大,，所以在壩前平行布置，其參數(shù)如表1,。并以4#曝氣器作為本次研究對象,，進行水質(zhì)與藻類樣品的采樣。

　　2. 1

　　水樣的采集與分析

　　水質(zhì)樣品每5d取一次,，采用有機玻璃垂向直立式采樣器于距水面0. 5,6,8和10 m及底部(底泥上0. 5 m)共5個不同水深處取樣,，放入聚乙烯瓶中帶回實驗室待測，總氮(TN),、總磷(TP)等指標參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》進行測定,，所有化學指標均在24 h內(nèi)測量完畢。

　　2. 2藻類樣品的采集與分析

　　藻類樣品用取樣器在水下0.5,、2.5,、5、7.5和10 m及底部共6個不同水深處采樣,，現(xiàn)場用魯哥試劑(15 mg / L)固定水中藻類,，帶回實驗室待分析。將1 000 mL固定好的水樣通過過濾濃縮到30 mL,，使用0. 1 mL計數(shù)框,，在生物顯微鏡下用10 x 40倍進行分類計數(shù)，藻類的鑒定和計數(shù)參考《中國淡水藻類:系統(tǒng),、分類及生態(tài)》,。

　　式中:Q為水庫藻類平均生物量(以Chl-a濃度計)(mg / L ) ;Qi為第i層水層藻類平均生物量(mg / L);Vi為第i水層容積(m3) ;V為水庫總?cè)莘e。

　　2. 3垂直方向連續(xù)數(shù)據(jù)獲取

　　對于垂直水體的溫度(WT),、溶解氧(DO)等連續(xù)數(shù)據(jù)采用哈希公司生產(chǎn)的Hydrolab DS5型多功能水質(zhì)監(jiān)測儀現(xiàn)場測定,，深度間隔為1 m。

　　3結(jié)果與討論

　　3. 1揚水曝氣技術(shù)對水庫熱分層和溶解氧的影響

　　2014年水庫水溫分層現(xiàn)象從4月中旬持續(xù)到11月中旬,，其中9月份的溫度為25. 4℃,，低溫度為11. 6℃，在水深7-9 m處形成明顯的溫躍層,。同時,，2014年9月在6 -8 m水深處溶解氧迅速降低，水深9 m以下為缺氧狀態(tài)(見圖1(a)一(a)),。揚水曝氣于2015年8月27日開始運行,，9月27日運行結(jié)束，相較于2014年同期，揚水曝氣器運行前水庫仍有明顯的熱分層現(xiàn)象,。隨著揚水曝氣的運行,，上下層水體溫差逐漸減小，溫躍層消失,，分層結(jié)構(gòu)逐漸破壞,，到9月27日運行結(jié)束，水庫溫度為23.0 ℃,，低溫度為22. 5℃,，水體*混合，熱分層現(xiàn)象消失,。揚水曝氣運行前水深7m以下為缺氧區(qū),，揚水曝氣運行使底部厭氧層不斷充氧，上下層水體混合,，底部水體溶解氧濃度逐漸增大,，厭氧狀態(tài)被打破(圖3(b)一(d) )。

　　3. 2揚水曝氣技術(shù)對水庫營養(yǎng)鹽的影響

　　由于內(nèi)源污染,，周村水庫內(nèi)部磷的負荷隨底部溶解氧的變化表現(xiàn)出季節(jié)性的分層現(xiàn)象,。熱分層期底層處于厭氧狀態(tài)，沉積物中營養(yǎng)鹽釋放到上覆水體,，使底層TP濃度明顯高于表層，2015年揚水曝氣運行前底部TP濃度為0. 48 mg / L ,，運行后底層溶解氧升高,，沉積物中磷的釋放得到抑制，底部TP濃度降低至0. 0 1mg / L,。與2014年同期相比,，2015年表層TP濃度高于2014年，而2015年表層DTP濃度低于2014年(見圖4),，說明藻類生長繁殖所需的溶解性總磷降低,，對藻類的生長產(chǎn)生影響。同時2015年揚水曝氣運行前表層TN濃度為1. 0 mg / L,，揚水曝氣運行后期TN濃度下降至0. 3 mg / L,TN濃度下降約70%,。

　　3. 3揚水曝氣技術(shù)對水庫光熱特征的影響

　　SVERDRUP建立了臨界層理論，認為藻類初級生產(chǎn)力與光合作用有效輻射成線性關(guān)系,，混合層,、真光層和臨界層3層的相對關(guān)系，決定了水體中藻類增長潛能,。即當混合層在臨界層以下時,，水柱中藻類凈生產(chǎn)力小于零，浮游植物生長受到限制，水華消失;當混合層在真光層與臨界層之間時,，水柱中藻類凈生產(chǎn)力較小,，藻類增殖較慢;當混合層小于等于真光層時，水柱中藻類凈生產(chǎn)力達到大,，藻類大量繁殖,，水華暴發(fā)。

　　臨界層理論揭示了藻類初級生產(chǎn)力與水體垂向?qū)踊€(wěn)定性的關(guān)系,，表層水體混合深度(Zmix)反映了水體垂向紊動混合條件,，而水體垂向混合使藻類發(fā)生垂向位移，改變藻類接受有效光強的機率,，同時水體混合程度的不同也影響營養(yǎng)鹽的垂向輸送及分布,，從而影響藻類種群的演替。該理論經(jīng)發(fā)展,，采用真光層深度(Zeu)和混合層深度(Zmix)之比Zeu / Zmix來判斷光照的垂向分布和水體垂向的混合對藻類生長的影響,。揚水曝氣器的主要功能之一混合充氧，對水體的擾動強烈,，影響藻類可接受光強,，營養(yǎng)鹽濃度，從而影響藻類生物量和群落結(jié)構(gòu),。如圖5可見,，隨著揚水曝氣的運行，水柱混合層深度不斷增加,，Zeu / Zmix持續(xù)降低,，有效的控制表層藻類的生長，預防水華的發(fā)生,。

　　　　3. 4揚水曝氣技術(shù)對水庫藻類的影響

　　3. 4. 1藻類密度,、生物量的影響

　　揚水曝氣運行前，周村水庫表層水體溫度,、光照和營養(yǎng)鹽等條件充足,，藻類密度較高，底層由于光照,、溫度和壓力等綜合條件限制,，藻類密度較低，垂向上表現(xiàn)出明顯的藻類密度差異性,。揚水曝氣器運行后,，藻類密度垂向分層逐漸減弱，一是由于表層藻類被運輸?shù)降讓?二是由于表層水體溫度降低,，混合層深度增加,，藻類可利用光照強度減弱,，氮營養(yǎng)鹽濃度降低，所以表層藻細胞密度降低,，而底層溫度升高,，藻細胞密度隨之增加。到9月巧日揚水曝氣運行結(jié)束,，表層與底層間藻細胞密度差異基本消失(見圖6),。

　　不同水庫，不同地區(qū),，人工曝氣對葉綠索,。的影響有所不同，F(xiàn)AST等的研究中葉綠索,。濃度升高,，HEO等的研究顯示葉綠索。濃度無明顯變化,。

　　根據(jù)公式(1)計算得周村水庫藻類平均生物量如表2,。曝氣混合作用將上部水體中的藻類運輸?shù)街小⑾虏克w中,，隨著系統(tǒng)持續(xù)運行,，由于混合層深度增加，可利用光照強度減弱,，及氮營養(yǎng)鹽的限制表層藻類無法大量繁殖,，而輸送到下部水體的藻類生長受到光照和壓力的限制，藻類數(shù)量的增加有限,，所以藻類生物總量由2014年的10. 85 mg / L降低到5. 43 mg / L,，降低50%。對比運行年和非運行年,，將藻類密度的變化與TN,寧昆合深度,、水溫進行相關(guān)性分析(見圖7),。藻類密度和混合深度,、水溫的相關(guān)性較差，而揚水曝氣對氮營養(yǎng)鹽條件的改變,，對周村水庫富藻期藻類密度的影響較大,。

　　3.4.2藻類群落結(jié)構(gòu)的影響

　　CUSHINC等分別針對強水溫分層和弱水溫分層水體研究了水溫分層對藻類優(yōu)勢種演替的影響，發(fā)現(xiàn)不同藻類可適應(yīng)的水體水溫分層情況有所不同,，所以揚水曝氣系統(tǒng)造成的水體水溫分層的改變對藻類群落結(jié)構(gòu)有顯著影響,。

　　周村水庫藻類群落結(jié)構(gòu)呈季節(jié)性變化，分層期以藍藻和綠藻為優(yōu)勢種群,，混合期綠藻和硅藻為優(yōu)勢種群,。揚水曝氣運行前(8月26日)藍藻占藻類總量的48%,，為優(yōu)勢種群，運行后(9月27日)優(yōu)勢種群由藍藻變?yōu)楣柙?，達藻類總量的80%左右,。藍藻適宜在高溫度，高光照強度,，高磷濃度條件下生長,，同時很多種類的藍藻可以垂向遷移，在穩(wěn)定水體中可以遷移到表層水體,，接受足夠的光照進行大量繁殖,。因此水庫易爆發(fā)藍藻水華，有大量關(guān)于藍藻控制的研究,。揚水曝氣系統(tǒng)運行使整個水體混合,，限制了藍藻的遷移作用。表層水體中藍藻可獲得光照強度和可利用營養(yǎng)鹽濃度降低,，抑制了其生長繁殖,，而輸送到底層的藍藻隨著壓強的增大，衰亡速度增加,，使藍藻失去優(yōu)勢種群地位,。相反，硅藻在靜水中易于沉降,，可接受光照強度和溫度均會降低,，較難成為優(yōu)勢種群，所以只有在混合期才會成為優(yōu)勢種群,。揚水曝氣對水體產(chǎn)生擾動,，將底層水體送至表層，藍藻遷移優(yōu)勢喪失,，硅藻生長環(huán)境改善,，有利于其大量繁殖成為優(yōu)勢種群。

　　Shannon指數(shù)可以表示生物種類多樣性,。揚水曝氣器運行前水庫藻類多樣性與2014年同期相近,，運行后周村水庫藻類多樣性水平提高，水體生態(tài)狀況良好(見圖9),。

　　4結(jié)論

　　1)揚水曝氣器運行,，造成周村水庫熱分層逐漸破壞，表層氮磷營養(yǎng)鹽水平降低,，混合層深度增加,，均對藻類產(chǎn)生影響。

　　2)揚水曝氣器運行期間,，表層藻細胞密度降低,，底層藻細胞密度增加,，藻類數(shù)量的垂向分層逐漸減弱;周村水庫藻類生物量較2014年降低50%，其中氮營養(yǎng)鹽的改變對藻類生物量的影響較顯著,。

　　3)揚水曝氣器運行使水庫藍藻優(yōu)勢降低,，硅藻上升為優(yōu)勢種群，藻類群落結(jié)構(gòu)在垂向上無明顯差異,，周村水庫藻類多樣性水平提高,，水體生態(tài)狀況良好。氮營養(yǎng)鹽,、熱分層結(jié)構(gòu)和光照條件的改變,，均對藻類群落結(jié)構(gòu)的影響較大。