農(nóng)田徑流人工濕地處理中磷的去除研究.pdf

1、隨著點(diǎn)源污染治理力度的加大，面源污染的控制逐漸成為削減外源污染負(fù)荷的關(guān)鍵。而農(nóng)田徑流攜帶的污染物是農(nóng)業(yè)區(qū)面源污染的重要組成部分，外源磷輸入是導(dǎo)致湖泊、河流和海洋等水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素。因此控制農(nóng)田徑流攜帶的磷對(duì)于污染防治和富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)的削減具有重要的意義。人工濕地最初是用來處理城鎮(zhèn)生活污水和農(nóng)村污水的，以去除BOD5和SS為主，隨著N、P標(biāo)準(zhǔn)的提高，關(guān)于人工濕地的研究逐步轉(zhuǎn)向了對(duì)污水中TN、TP去除的研究。目前，人們對(duì)人工濕地處理污水

2、方面開展了很多的研究，為人工濕地的推廣和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，但關(guān)于人工濕地處理農(nóng)田徑流方面的研究較為缺乏。據(jù)此，本研究通過靜態(tài)試驗(yàn)分析了重慶常見的4種人工濕地填料對(duì)磷的吸附特征，從動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的角度探討了人工濕地填料除磷的機(jī)理，為填料的選擇提供理論依據(jù)；通過長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的方式調(diào)查分析了農(nóng)田徑流污水水質(zhì)特征，并在此基礎(chǔ)上通過中試模擬的方式，對(duì)人工濕地處理農(nóng)田徑流中磷作了重點(diǎn)分析和研究，最后通過模擬暴雨徑流分析了人工濕地抗氮磷沖擊負(fù)荷的能

3、力。
　　 結(jié)果表明，農(nóng)田徑流各指標(biāo)的濃度變化基本無規(guī)律，在本試驗(yàn)條件下農(nóng)田徑流中總氮基本由硝態(tài)氮和銨態(tài)氮組成，兩者平均值接近1:1；總磷主要成分是可溶性磷，占總磷的88.51％；TN、NH4-N、NO3-N、TP、DP的濃度范圍分別為0.53～12.11、0.30～1.29、0.18～2.67、0.045～0.688、0.040～0.664 mg/L。以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作標(biāo)準(zhǔn)，采用Ne

4、merrow指數(shù)評(píng)價(jià)方法對(duì)農(nóng)田徑流污水作評(píng)價(jià)分析可知零肥料與農(nóng)藥處理農(nóng)田徑流污水達(dá)到輕度污染程度，而常規(guī)肥料與農(nóng)藥處理達(dá)到了嚴(yán)重污染的程度，因此，農(nóng)田徑流污染應(yīng)給予高度關(guān)注。
　　 Langmuir和Freundlich等溫吸附方程均能很好地描述4種填料對(duì)磷素的吸附過程，其磷素理論飽和吸附量大小順序依次為石灰?guī)r＞河沙＞頁巖＞紫色土，分別為666.67、500.00、434.78、416.67mg/kg。Elovich方程對(duì)擬合填

5、料對(duì)磷素的等溫吸附動(dòng)力學(xué)特征最好(R2=0.831～0.966)。從飽和填料對(duì)磷的解吸率來看，4種填料釋磷風(fēng)險(xiǎn)為河沙＞頁巖＞石灰?guī)r＞紫色土。4種填料對(duì)磷的吸附都是自發(fā)進(jìn)行的，主要為物理吸附。從磷素的最大吸附容量、吸附速率、釋磷的安全性評(píng)價(jià)方面綜合考慮，石灰?guī)r更適合作為人工濕地填料。
　　 3種人工濕地系統(tǒng)對(duì)農(nóng)田徑流中磷均有很好的削減作用，在本研究條件下出水水質(zhì)均達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。TP的去除率隨停留時(shí)間的增加而提高，且在同一停留

6、時(shí)間下3個(gè)系統(tǒng)除磷
　　 效果為風(fēng)車草床＞美人蕉床＞無植物床。系統(tǒng)除磷的穩(wěn)定性隨停留時(shí)間的增加而更加趨于穩(wěn)定，用y=ax+b線性方程擬合系統(tǒng)總磷負(fù)荷率與其去除速率，風(fēng)車草床、美人蕉床和無植物床的關(guān)系式分別為：y1=0.7881x1+2.9707(R2=0.9891)；y2=0.7299x2+5.1386(R2=0.9680)；y3=0.6762x3+6.8917(R2=0.9469)潛流構(gòu)造濕地TP的去除滿足一級(jí)推流反應(yīng)動(dòng)力學(xué)關(guān)

7、系，風(fēng)車草床、美人蕉床、無植物床一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K分別為0.0755、0.0669和0.044(1/d)，指數(shù)方程能較好地?cái)M合TP的沿程動(dòng)態(tài)去除情況，方程分別為y1=0.8905e-0.0181X1(R2=0.9752)，y2=0.9543e-0.0171X2(R2=0.9812)，y3=1.0048e-0.0157X3(R2=0.9749)，可為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供參考。
　　 潛流人工濕地能有效地用于暴雨徑流中污染物的控制，具

8、有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。無植物床、美人蕉床和風(fēng)車草床對(duì)暴雨徑流中TP有較好削減作用。植物在整個(gè)徑流污染負(fù)荷削減過程中具有重要作用。當(dāng)平均水力負(fù)荷為59.733cm/d時(shí)，系統(tǒng)對(duì)TP的去除效果為風(fēng)車草床＞美人蕉床＞無植物床。系統(tǒng)對(duì)TP的平均去除率分別為57.056％、54.623％、48.232％；比較而言風(fēng)車草床的控制效果相對(duì)較好。在暴雨徑流過程中，TP和TN出水濃度隨時(shí)間呈現(xiàn)出緩慢升高，緩慢回落的趨勢(shì)。植物在人工濕地系統(tǒng)中具有重要的作