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白塔堡河是辽河流域的一条重点支流,也是一条典型的北方中小型季节性城市河流。本文通过对白塔堡河污染河水进行水质问题分析,并在此分析的基础上拟定治理方案进行小试试验以及中试工程的研究,以期为进一步的综合治理以及北方类似河流的水环境生态系统修复提供借鉴。 (1)根据收集的白塔堡河为期一年水质指标监测数据,对各指标进行了污染物的时间和空间分布分析、三维荧光光谱分析、皮尔森相关性分析、主成分分析以及内梅罗指数分析等多方面的评估与分析。结果显示白塔堡河水质污染受季节性变化影响较大,浓度较大的月份集中在冬春季节;有机污染主要集中在中游河段,氮、磷污染重点集中在下游河段。水中溶解性有机物(DOM)含量排序为类蛋白物质>微生物代谢产物>类富里酸物质>类腐殖酸物质,其来源呈现出内源和外源双重特性,且内源污染占比重较大,主要来自于浮游植物的光合作用以及微生物代谢作用。各指标之间,DOM与电导率(EC)、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)等因子显著正相关(P<0.01),与溶解氧(DO)负相关(P<0.05)。水体中特征值大于1的主成分有3个,分别对应的方差贡献率为50.21%、20.78%、10.48%。最后结合以上分析,根据内梅罗指数可将白塔堡河水质分为两部分:农村及城乡结合区轻度污染河段以及城市区中度污染河段。轻度污染河段污染来源主要为农业面源、养殖排放及部分点源污染,中度污染河段主要来自市政污水及工业污水的排放。 (2)针对白塔堡河的水质特征,结合河流的地理位置、当地地貌、自然条件及外界气候等条件,分别从四种不同工艺类型的虹吸人工湿地、循环流人工湿地、水平潜流人工湿地以及滞留塘着手研究,进行小试净化白塔堡河河水,对四种工艺类型的脱氮除磷以及去除有机物的功能效果进行对比研究,得出以下结论: 在虹吸湿地、循环流湿地、水平潜流湿地与滞留塘工艺水力停留时间(HRT)分别为2d、7d、4d、10h时,可知小试各工艺对有机物跟NH3-N的去除效果较为明显,对TP的去除效果相近。水平潜流湿地对COD、NH3-N、TP去除效果较好较稳定,分别可达67.09%、50.28%和34.56%;循环流湿地对TN去除效果较好,为28.42%;滞留塘对COD和NH3-N去除效果较好,为60.04%和47.32%,且对各指标去除效果相对都较为稳定。虹吸湿地与滞留塘更容易削减色氨酸类溶解性有机物质,循环流湿地更容易削减络氨酸类溶解性有机物质。 (3)在小试的基础上进行中试验证试验,得到以下结论: 白塔堡河河口中试工程延续了小试的净化工艺,在构造上进行一定规模的扩大,同时也延续了小试的净化结果,但受外界条件影响使净化效果有了一定程度的下降。结果说明,水平潜流湿地、循环流湿地与滞留塘较适合于白塔堡河河水的净化。白塔堡河河口示范工程的水平潜流湿地与滞留塘耦合系统表明其对白塔堡河水的处理都达到了国家Ⅴ类水的标准。