摘要: 湖库缺氧会刺激内源污染物的释放，加剧水体富营养化并恶化水质，最终危及饮用水安全。中国云贵高原许多亚深水湖库因其独特的水文特征，正在面临严重富营养化问题，水污染治理迫在眉睫。本论文选取西南地区典型亚深水水库阿哈水库作为研究对象，针对... 展开 湖库缺氧会刺激内源污染物的释放，加剧水体富营养化并恶化水质，最终危及饮用水安全。中国云贵高原许多亚深水湖库因其独特的水文特征，正在面临严重富营养化问题，水污染治理迫在眉睫。本论文选取西南地区典型亚深水水库阿哈水库作为研究对象，针对环形气泡羽流曝气复氧技术在亚深水水库中的应用进行全面系统的研究，为中国西南地区亚深水湖库水体复氧和富营养化防治提供基础数据和科学指导。主要取得了以下结论: (1)曝气过程中95％的微小气泡在其上升到达水面之前已经全部溶解。仅有5％的未溶解气泡上升至水面随后逃逸至大气中。试验区附近湖中层的溶解氧提升明显，但湖下层的溶解氧提升相对有限。 (2)95％溶解至水体中的氧气被湖下层水体中的有机质和其他还原性物质所消耗。有机质、NH4+、其他还原物质（主要包括S2-、NO2-和CH4）所消耗氧气量分别占氧输入总量的41.4-52.5％、25％、13.3-24.4％。 (3)验证了设计1mm作为环形气泡羽流复氧技术在阿哈水库应用的原始气泡半径是可行且高效的。本研究利用离散气泡模型设计原始气泡尺寸和模拟氧传递过程，并在阿哈水库验证了1mm原始气泡尺寸氧传递（纯氧气源）模拟过程的可靠性和高效性，证明了离散气泡模型运用于亚深水水库曝气复氧系统设计的可行性。 (4)环形气泡羽流复氧技术在阿哈水库应用的最佳复氧能力约为20m3·h-1。运用理想入侵模型（针对入侵厚度和入侵距离）模拟和预测了入侵重力流的扩散特征，进而获得复氧系统复氧能力值。野外实验证实模拟入侵过程与实际入侵过程存在明显差异，提出了经验入侵模型。 (5)入侵重力流的形成为大面积水域的复氧提供了重要的技术保障。轴对称入侵重力流在平衡深度的扩散可以远至距原点约250m处，复氧入侵流半径可达约250m。 (6)工程实施期间实验区NH4+、总铁、总锰浓度显著下降。与对照区相比，夏季水体分层期实验区NH4+、总铁、总锰的浓度平均净下降率分别为15.5％、45.5％和48.9％。 (7)项目实施后，阿哈水库中曹取水口水质总体得到改善，工程实施期间实验区TP和TN浓度显著下降（TP浓度从0.04mg/L下降至0.02mg/L，TN浓度从1.9mg/L下降至1.7mg/L），且2016年实施后研究区域水体TP和TN的浓度相比2015年实施前也有显著降低（分别平均下降46.7％和24.6％）。环形气泡羽流曝气复氧技术的实施可有效减少阿哈水库水体TP和TN浓度。 (8)实验区内优势藻种主要包括蓝藻、绿藻和硅藻，其中优势藻在监测期内的相对丰度大小基本表现为硅藻＞蓝藻＞绿藻。夏季工程实施期间，藻类丰度从1.07×108cells/L下降至2×106cells/L，蓝藻相对丰度从96.3％同步下降至25％。与此同时，整个工程实施期间中曹取水口及其附近水域未发生蓝藻“水华”现象，保障了供水安全。 (9)整个工程实施期间，阿哈水库表层、中层、底层微囊藻毒素总含量变化趋势总体上相近，微囊藻毒素-LR含量未超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2001)相关的限量标准(1.0μg/L)。 收起