穩定塘系統對黑臭水體處理效果的研究

王曉佩，陳玲，繆雨承

（1.合肥市瑤海區市政養護管理處，合肥 230011；2.中節能國禎環保科技股份有限公司，合肥 230088）

近年來生態修復技術因其具有較高的安全性、長效性和經濟性等特征，被廣泛應用于黑臭水體治理中[1-3]。穩定塘作為生態修復技術綜合應用的典范，可通過水生植物在內的多種生物的綜合作用對有機污染物進行轉換、降解和去除，能夠在一定程度上改善水質和生態環境[4，5]。本研究結合某河道水質應急提升服務工程，重點研究分析穩定塘的實施效果，以期為黑臭水體治理工程技術提供數據支撐和科學依據。

1 工程概況

X 河道位于安徽省中部城市，屬于城市內河，自西北流向東南最終匯入S 河，水質應急提升服務工程項目選址位于X 河與S 河交口上游500m，設計處理水量為5000m3/d，項目要求消除河道黑臭現象，保障入S 河斷面達到《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅳ類水質COD ≤30mg/L、NH3-N ≤1.5mg/L、TP ≤0.3mg/L 的標準。

2 穩定塘工藝設計

2.1 穩定塘進、出水水質

X 河應急治理的總體工藝流程設置為混凝沉淀+微生物強化生化處理區+穩定塘處理組合工藝（見圖1），凈化后的尾水再排放至X 河。通過前端混凝沉淀分離主要去除水中的CODCr和TP，然后經過微生物強化生化處理區進一步降低水中的CODCr和NH3-N 濃度，確保進入穩定塘的水質滿足COD ≤30mg/L、NH3-N ≤4.5mg/L、TP ≤0.3mg/L。穩定塘設計進、出水水質如下表所示。

穩定塘設計進出水水質

圖1 工藝流程

2.2 穩定塘設計

穩定塘由現狀水塘改造，設計水力負荷為0.15m3/（m2·d），有效水面面積為30 000m2，有效水深為1.5m，設計停留時間為9d，塘內坡度為1∶2.5，長寬比為3∶1—4∶1。整個穩定塘采用PVC 不透水圍隔作為導流墻進行分隔，從西向東將穩定塘等分為寬度為18m 左右的8 格。

穩定塘采用植、菌共生兼性塘+全食物鏈生態塘進行水質的深度凈化處理。其中沉水植物覆蓋率達到95%，種類主要包括輪葉黑藻（8—10 株/叢，25 叢/m2）、馬來眼子菜（10—15 株/叢，25 叢/m2）、矮生苦草（6—8 株/叢，25 叢/m2），西側進水端兩格主要為輪葉黑藻和馬來眼子菜，東側6 格以矮生苦草為優勢種。水生動物按照1 尾魚/m3投加，采用品種主要為鰱魚、鳙魚、麥穗、青魚等。底棲生物主要為梨形環棱螺、三角帆蚌、褶紋冠蚌等，浮游生物以大型濾水型枝角類輪蟲類為主，如象鼻蚤和裂足輪蟲等。為確保水體流動性，在局部死水區共設置4 臺推流設施。

3 運行效果與分析

3.1 COD 去除效果

由圖2 可以看出，穩定塘進水COD 濃度為11—21mg/L，平均值為15mg/L；穩定塘出水COD 濃度為15—19mg/L，平均值為16.4mg/L；當進水COD 濃度為21mg/L 時，去除率最高，為9.52%；當進水COD濃度低于20mg/L 時，去除率均為負值；穩定塘對COD 的平均去除率為-12.81%。由此可以看出，該穩定塘對COD 無明顯去除效果，而胡凱泉等[6，7]的研究表明沉水植物對COD 具有一定去除效果。這可能是由于進入穩定塘系統中的COD 濃度過低，水生植物無法對低COD 濃度水質進行有效凈化，加之部分未及時清理打撈的生物殘體腐爛釋放了少量COD，從而導致出水COD 濃度高于進水COD 濃度。

圖2 進出水COD 濃度與去除率

3.2 NH3-N 去除效果

由圖3 可知，穩定塘進水NH3-N 濃度為0.39—5.56mg/L，平均值為2.41mg/L；穩定塘出水NH3-N濃度為0.03—0.69mg/L，平均值為0.30mg/L；穩定塘對NH3-N 的平均去除率為77.28%，去除率最高可達98.64%；在進水NH3-N 濃度低于0.5mg/L 時，去除率仍可達62.08%。由此可以看出，穩定塘對NH3-N有較強的去除效果，出水NH3-N 濃度滿足工程設計出水水質目標要求。

圖3 進出水NH3-N 濃度與去除率

3.3 TP 去除效果

由圖4 可知，穩定塘進水TP 濃度為0.10—0.41mg/L，平均值為0.28mg/L；穩定塘出水TP 濃度為0.018—0.07mg/L，平均值為0.047mg/L；穩定塘對TP 的平均去除率為76.02%，去除率最高可達95.5%；在進水TP 低至0.1mg/L 時，去除率仍可達50.0%。由此可以看出，穩定塘對TP 有較強的去除效果，出水TP 濃度滿足工程設計出水水質目標要求。

圖4 進出水TP 濃度與去除率

3.4 TN 去除效果

由圖5 可知，穩定塘進水TN 濃度為8.17—12.9mg/L，平均值為10.05mg/L；穩定塘出水TN 濃度為6.02—7.93mg/L，平均值為7.10mg/L；穩定塘對TN 的平均去除率為27.49%，去除率最高為43.10%；在進水TN 低至8.17mg/L 時，去除率僅為2.94%。由此可以看出，穩定塘對TN 有一定的去除效果。

圖5 進出水TN 濃度與去除率

4 結語

（1）當進水COD 濃度較低時，穩定塘系統對COD 的去除效果不明顯；當進水COD 濃度高于20mg/L 時，穩定塘系統對COD 有一定的去除效果。

（2）總體而言，穩定塘系統對NH3-N、TP 和TN均具有一定去除效果，出水水質均能夠滿足設計出水水質的要求，NH3-N、TP 和TN 平均去除率分別為77.28%、76.02%和27.49%。

（3）穩定塘系統具有運行穩定、運營成本低、管理維護方便等優點，應用于黑臭水體水質凈化不僅能夠改善生態環境，還能提升河流水質，具有較高的生態環境效益和經濟效益。