農田徑流人工濕地處理中磷的去除研究.pdf

1、隨著點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荷的關鍵。而農田徑流攜帶的污染物是農業(yè)區(qū)面源污染的重要組成部分，外源磷輸入是導致湖泊、河流和海洋等水體富營養(yǎng)化的重要因素。因此控制農田徑流攜帶的磷對于污染防治和富營養(yǎng)化風險的削減具有重要的意義。人工濕地最初是用來處理城鎮(zhèn)生活污水和農村污水的，以去除BOD5和SS為主，隨著N、P標準的提高，關于人工濕地的研究逐步轉向了對污水中TN、TP去除的研究。目前，人們對人工濕地處理污水

2、方面開展了很多的研究，為人工濕地的推廣和應用提供了理論基礎，但關于人工濕地處理農田徑流方面的研究較為缺乏。據此，本研究通過靜態(tài)試驗分析了重慶常見的4種人工濕地填料對磷的吸附特征，從動力學和熱力學的角度探討了人工濕地填料除磷的機理，為填料的選擇提供理論依據；通過長期定點監(jiān)測的方式調查分析了農田徑流污水水質特征，并在此基礎上通過中試模擬的方式，對人工濕地處理農田徑流中磷作了重點分析和研究，最后通過模擬暴雨徑流分析了人工濕地抗氮磷沖擊負荷的能

3、力。
　　 結果表明，農田徑流各指標的濃度變化基本無規(guī)律，在本試驗條件下農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)境質量標準》(GB3838-2002)中三級標準作標準，采用Ne

4、merrow指數評價方法對農田徑流污水作評價分析可知零肥料與農藥處理農田徑流污水達到輕度污染程度，而常規(guī)肥料與農藥處理達到了嚴重污染的程度，因此，農田徑流污染應給予高度關注。
　　 Langmuir和Freundlich等溫吸附方程均能很好地描述4種填料對磷素的吸附過程，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方程對擬合填

5、料對磷素的等溫吸附動力學特征最好(R2=0.831～0.966)。從飽和填料對磷的解吸率來看，4種填料釋磷風險為河沙＞頁巖＞石灰?guī)r＞紫色土。4種填料對磷的吸附都是自發(fā)進行的，主要為物理吸附。從磷素的最大吸附容量、吸附速率、釋磷的安全性評價方面綜合考慮，石灰?guī)r更適合作為人工濕地填料。
　　 3種人工濕地系統(tǒng)對農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均達到地表水Ⅲ類標準。TP的去除率隨停留時間的增加而提高，且在同一停留

6、時間下3個系統(tǒng)除磷
　　 效果為風車草床＞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)總磷負荷率與其去除速率，風車草床、美人蕉床和無植物床的關系式分別為：y1=0.7881x1+2.9707(R2=0.9891)；y2=0.7299x2+5.1386(R2=0.9680)；y3=0.6762x3+6.8917(R2=0.9469)潛流構造濕地TP的去除滿足一級推流反應動力學關

7、系，風車草床、美人蕉床、無植物床一級反應動力學常數K分別為0.0755、0.0669和0.044(1/d)，指數方程能較好地擬合TP的沿程動態(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)，可為實際工程設計提供參考。
　　 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、有較強的耐沖擊負荷能力。無植物床、美人蕉床和風車草床對暴雨徑流中TP有較好削減作用。植物在整個徑流污染負荷削減過程中具有重要作用。當平均水力負荷為59.733cm/d時，系統(tǒng)對TP的去除效果為風車草床＞美人蕉床＞無植物床。系統(tǒng)對TP的平均去除率分別為57.056％、54.623％、48.232％；比較而言風車草床的控制效果相對較好。在暴雨徑流過程中，TP和TN出水濃度隨時間呈現(xiàn)出緩慢升高，緩慢回落的趨勢。植物在人工濕地系統(tǒng)中具有重要的作