稳定塘系统对黑臭水体处理效果的研究

王晓佩，陈玲，缪雨承

（1.合肥市瑶海区市政养护管理处，合肥 230011；2.中节能国祯环保科技股份有限公司，合肥 230088）

近年来生态修复技术因其具有较高的安全性、长效性和经济性等特征，被广泛应用于黑臭水体治理中[1-3]。稳定塘作为生态修复技术综合应用的典范，可通过水生植物在内的多种生物的综合作用对有机污染物进行转换、降解和去除，能够在一定程度上改善水质和生态环境[4，5]。本研究结合某河道水质应急提升服务工程，重点研究分析稳定塘的实施效果，以期为黑臭水体治理工程技术提供数据支撑和科学依据。

1 工程概况

X 河道位于安徽省中部城市，属于城市内河，自西北流向东南最终汇入S 河，水质应急提升服务工程项目选址位于X 河与S 河交口上游500m，设计处理水量为5000m3/d，项目要求消除河道黑臭现象，保障入S 河断面达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅳ类水质COD ≤30mg/L、NH3-N ≤1.5mg/L、TP ≤0.3mg/L 的标准。

2 稳定塘工艺设计

2.1 稳定塘进、出水水质

X 河应急治理的总体工艺流程设置为混凝沉淀+微生物强化生化处理区+稳定塘处理组合工艺（见图1），净化后的尾水再排放至X 河。通过前端混凝沉淀分离主要去除水中的CODCr和TP，然后经过微生物强化生化处理区进一步降低水中的CODCr和NH3-N 浓度，确保进入稳定塘的水质满足COD ≤30mg/L、NH3-N ≤4.5mg/L、TP ≤0.3mg/L。稳定塘设计进、出水水质如下表所示。

稳定塘设计进出水水质

图1 工艺流程

2.2 稳定塘设计

稳定塘由现状水塘改造，设计水力负荷为0.15m3/（m2·d），有效水面面积为30 000m2，有效水深为1.5m，设计停留时间为9d，塘内坡度为1∶2.5，长宽比为3∶1—4∶1。整个稳定塘采用PVC 不透水围隔作为导流墙进行分隔，从西向东将稳定塘等分为宽度为18m 左右的8 格。

稳定塘采用植、菌共生兼性塘+全食物链生态塘进行水质的深度净化处理。其中沉水植物覆盖率达到95%，种类主要包括轮叶黑藻（8—10 株/丛，25 丛/m2）、马来眼子菜（10—15 株/丛，25 丛/m2）、矮生苦草（6—8 株/丛，25 丛/m2），西侧进水端两格主要为轮叶黑藻和马来眼子菜，东侧6 格以矮生苦草为优势种。水生动物按照1 尾鱼/m3投加，采用品种主要为鲢鱼、鳙鱼、麦穗、青鱼等。底栖生物主要为梨形环棱螺、三角帆蚌、褶纹冠蚌等，浮游生物以大型滤水型枝角类轮虫类为主，如象鼻蚤和裂足轮虫等。为确保水体流动性，在局部死水区共设置4 台推流设施。

3 运行效果与分析

3.1 COD 去除效果

由图2 可以看出，稳定塘进水COD 浓度为11—21mg/L，平均值为15mg/L；稳定塘出水COD 浓度为15—19mg/L，平均值为16.4mg/L；当进水COD 浓度为21mg/L 时，去除率最高，为9.52%；当进水COD浓度低于20mg/L 时，去除率均为负值；稳定塘对COD 的平均去除率为-12.81%。由此可以看出，该稳定塘对COD 无明显去除效果，而胡凯泉等[6，7]的研究表明沉水植物对COD 具有一定去除效果。这可能是由于进入稳定塘系统中的COD 浓度过低，水生植物无法对低COD 浓度水质进行有效净化，加之部分未及时清理打捞的生物残体腐烂释放了少量COD，从而导致出水COD 浓度高于进水COD 浓度。

图2 进出水COD 浓度与去除率

3.2 NH3-N 去除效果

由图3 可知，稳定塘进水NH3-N 浓度为0.39—5.56mg/L，平均值为2.41mg/L；稳定塘出水NH3-N浓度为0.03—0.69mg/L，平均值为0.30mg/L；稳定塘对NH3-N 的平均去除率为77.28%，去除率最高可达98.64%；在进水NH3-N 浓度低于0.5mg/L 时，去除率仍可达62.08%。由此可以看出，稳定塘对NH3-N有较强的去除效果，出水NH3-N 浓度满足工程设计出水水质目标要求。

图3 进出水NH3-N 浓度与去除率

3.3 TP 去除效果

由图4 可知，稳定塘进水TP 浓度为0.10—0.41mg/L，平均值为0.28mg/L；稳定塘出水TP 浓度为0.018—0.07mg/L，平均值为0.047mg/L；稳定塘对TP 的平均去除率为76.02%，去除率最高可达95.5%；在进水TP 低至0.1mg/L 时，去除率仍可达50.0%。由此可以看出，稳定塘对TP 有较强的去除效果，出水TP 浓度满足工程设计出水水质目标要求。

图4 进出水TP 浓度与去除率

3.4 TN 去除效果

由图5 可知，稳定塘进水TN 浓度为8.17—12.9mg/L，平均值为10.05mg/L；稳定塘出水TN 浓度为6.02—7.93mg/L，平均值为7.10mg/L；稳定塘对TN 的平均去除率为27.49%，去除率最高为43.10%；在进水TN 低至8.17mg/L 时，去除率仅为2.94%。由此可以看出，稳定塘对TN 有一定的去除效果。

图5 进出水TN 浓度与去除率

4 结语

（1）当进水COD 浓度较低时，稳定塘系统对COD 的去除效果不明显；当进水COD 浓度高于20mg/L 时，稳定塘系统对COD 有一定的去除效果。

（2）总体而言，稳定塘系统对NH3-N、TP 和TN均具有一定去除效果，出水水质均能够满足设计出水水质的要求，NH3-N、TP 和TN 平均去除率分别为77.28%、76.02%和27.49%。

（3）稳定塘系统具有运行稳定、运营成本低、管理维护方便等优点，应用于黑臭水体水质净化不仅能够改善生态环境，还能提升河流水质，具有较高的生态环境效益和经济效益。