氮磷生態(tài)攔截技術(shù)在治理太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染中的應(yīng)用_王忠敏

1、王忠敏，梅凱氮磷生態(tài)攔截技術(shù)在治理太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染中的應(yīng)用［J］江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(8):336－339氮磷生態(tài)攔截技術(shù)在治理太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染中的應(yīng)用王忠敏，梅凱(南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇南京210009)摘要:農(nóng)業(yè)面源污染是造成太湖水污染的重要原因之一，利用生態(tài)處理技術(shù)治理農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)作為一種經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施逐漸得到推廣應(yīng)用。生態(tài)處理技術(shù)是充分利用水體生物系統(tǒng)去除污水中的氮磷等污染的技術(shù)。通過(guò)氮磷生態(tài)攔截技術(shù)

2、在鎮(zhèn)江某農(nóng)業(yè)示范園中的應(yīng)用實(shí)例，介紹了太湖流域面源污染治理生態(tài)攔截工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)，探討了該技術(shù)在治理太湖流域面源污染中的作用和效果，并對(duì)其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞:氮磷攔截生態(tài)溝渠生態(tài)塘水生植物中圖分類號(hào):X524文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1002－1302(2012)08－0336－03收稿日期:2012－01－04作者簡(jiǎn)介:王忠敏(1983—)，男，安徽宣城人，碩士研究生，研究方向?yàn)樗幚砑夹g(shù)及其資源化。E－mail:2501

3、46518@qqcom。太湖及其流域的水環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)嚴(yán)重惡化趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)面源污染是太湖流域水體環(huán)境惡化的主要原因之一，也是社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)［1］?！短饔蛩h(huán)境綜合治理總體方案》和《江蘇省太湖流域水環(huán)境綜合治理實(shí)施方案》均明確將農(nóng)業(yè)面源污染治理納入到重點(diǎn)治理的項(xiàng)目和工程內(nèi)容中。農(nóng)田徑流氮磷生態(tài)攔截作為農(nóng)業(yè)面源污染治理的重要內(nèi)容之一，可有效攔截凈化農(nóng)田排水中的氮磷污染物質(zhì)，減小農(nóng)田流失氮磷進(jìn)入水體的風(fēng)險(xiǎn)，并提高水體的自凈能力，對(duì)改善生態(tài)

4、環(huán)境、保護(hù)太湖流域水體具有重要意義。氮、磷流失生態(tài)攔截工程主要是采取“三清除”(清除垃圾、淤泥、雜草)和“三攔截”(攔截污水、泥沙、漂浮物)輔助措施，通過(guò)溝渠收集、攔截壩穩(wěn)水位充氧、生態(tài)塘攔截，坡種草、岸種柳、溝塘種植物，利用植物的根系吸附和吸收、水生生物的分解氧化、水生動(dòng)物的吞噬等協(xié)同作用來(lái)攔截徑流水體中的氮、磷。該技術(shù)投資小、能耗低、運(yùn)行費(fèi)省、管理方便、適應(yīng)性強(qiáng)［2－3］。筆者在總結(jié)太湖流域農(nóng)業(yè)面源徑流氮磷生態(tài)攔截工程實(shí)施現(xiàn)狀的基礎(chǔ)

5、上，結(jié)合了鎮(zhèn)江某農(nóng)業(yè)示范園生態(tài)攔截工程設(shè)計(jì)和實(shí)施中關(guān)注的問(wèn)題，提出了推進(jìn)生態(tài)攔截工程建設(shè)的建議［4］。1工程概況及工藝流程11工程概況鎮(zhèn)江市某農(nóng)業(yè)示范園核心區(qū)規(guī)劃建設(shè)面積334hm2，計(jì)劃總投資308億元人民幣，建成珍稀白茶園、特種奇果園、葡萄釀酒園、瓜蔬實(shí)驗(yàn)園、石榴沙棗園、名貴竹林園、家禽養(yǎng)殖園，開辟生態(tài)觀光與鄉(xiāng)村旅游相結(jié)合的綠色休閑基地。園區(qū)內(nèi)水域面積廣闊，種植的植物種類較多，農(nóng)藥、化肥及生物有機(jī)肥料使用量較大，化肥的耕地施用量達(dá)到

6、5139kghm2，氮肥當(dāng)季利用率長(zhǎng)期徘徊在30%左右，耕地農(nóng)藥使用量達(dá)288kghm2。12工藝流程氮磷攔截工藝流程:排水匯集區(qū)→生態(tài)攔截溝渠→攔截壩→ET生化系統(tǒng)→往復(fù)式垂直流人工濕地→受納水體2主要構(gòu)筑物21生態(tài)攔截溝渠生態(tài)溝渠主要用于收集面源污染徑流，并對(duì)收集的徑流進(jìn)行預(yù)處理。生態(tài)溝渠工程由工程部分和生物部分組成。生態(tài)溝渠應(yīng)因地制宜，等高開溝，保證溝渠內(nèi)有一定的設(shè)計(jì)水深，使水流平緩，延長(zhǎng)滯留時(shí)間，提高攔截效果［5］。為使生態(tài)攔截

7、渠內(nèi)水生植物具備基本的植生土，溝渠底施工采用素土夯實(shí)，并在其夯實(shí)層上方敷設(shè)150～200mm厚植生土。兼有灌溉的溝渠兩側(cè)壁采用生態(tài)磚堆砌護(hù)壁，其他采用階梯式側(cè)壁。溝渠底每隔一定距離設(shè)置攔水坎，使渠底起端水深＞100mm，以滿足作物區(qū)的植物生長(zhǎng)用水。生態(tài)溝渠寬為1m，深為09～12m，渠內(nèi)種植一些吸附能力較強(qiáng)的水體植物，詳見圖1。22攔截壩攔截壩用于生態(tài)渠中，通常在溝體內(nèi)修建透水壩、攔截壩等輔助性工程，減緩水流速度，延長(zhǎng)水停留時(shí)間，使流水

8、攜帶的顆粒物質(zhì)和養(yǎng)分等得以沉淀，使溝渠內(nèi)的植物及附著其根系的微生物對(duì)氮磷起到吸附與吸收的作用。一般30～50m設(shè)置一個(gè)攔截壩，壩的前后水位差采用100～150mm，采用寬度＞800mm的寬頂壩，過(guò)壩水流從壩頂滾落到下游(圖2)。攔截壩的高低同時(shí)決定著溝渠的水力停留時(shí)間。—633—江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)2012年第40卷第8期吸附、吸收、生物分解等作用被除去，使水體具有強(qiáng)大的水體自凈能力(圖5)。往復(fù)式垂直流人工濕地共分為三級(jí)，利用水流的往復(fù)流動(dòng)，

9、加強(qiáng)了水體的復(fù)氧作用，保證初春與冬季的攔截效果。25整體項(xiàng)目實(shí)施情況項(xiàng)目實(shí)施情況見表1。表1項(xiàng)目實(shí)施情況構(gòu)筑物項(xiàng)目項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容(實(shí)施總面積015hm2，實(shí)施水域面積2hm2)項(xiàng)目污染源有機(jī)肥，用量達(dá)到5139kghm2生態(tài)攔截溝渠主要參數(shù)生態(tài)攔截溝內(nèi)水深平均100cm，總的土方量15000m3，管渠100m，水力停留時(shí)間為48h，渠中流速為02～04ms生態(tài)攔截主渠施工長(zhǎng)度600m，池寬為1m，池高為09～12m生態(tài)攔截支渠施工長(zhǎng)度11

10、600m，寬為08m，高為09～12mET造流生化系統(tǒng)主要參數(shù)中心水深35m的鍋底塘，半徑在50m主要設(shè)備生態(tài)浮島濾床200m2，4臺(tái)潛水造流曝氣機(jī)種植植物挺水植物種植美人蕉、茭草、黃花鳶尾、香蒲浮水植物種睡蓮、菱沉水植物種植黑藻、金魚藻、竹眼子菜往復(fù)式垂直流濕地主要參數(shù)人造濕地分為3格，平均水深20m，濕地長(zhǎng)為27m，寬為13m濕地分層底層:粗礫石30～50mm，厚度為200mm二層:給水塑料管(DN150)三層:粗礫石30～50mm

11、，厚度為600mm四層:土壤，厚度250mm五層:20～40mm含石灰石礫石，厚度150mm3植物的選配與栽種植物篩選目的在于增加生物多樣性，提高脫氮除磷的效果，適應(yīng)本地環(huán)境，延長(zhǎng)使用壽命［8］。要篩選根系發(fā)達(dá)、凈化效果好、耐寒、生長(zhǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)、有經(jīng)濟(jì)價(jià)值與景觀效果、無(wú)休眠或短休眠期的植物。植物選擇耐污染能力強(qiáng)、景觀效果好的水生植物，如馬蹄蓮和美人蕉也可以選擇香蒲、燈芯草、紙莎草和蘆葦。本工程選擇美人蕉、黃花鳶尾、蘆葦為濕地主體植物。上

12、述植物在人工濕地中栽種時(shí)，由濕地邊緣到中心，植株逐漸增高，形成高低錯(cuò)落的植物帶，并通過(guò)搭配風(fēng)車草、香根草、紙莎草、千屈菜等植物，使其四季都能呈現(xiàn)一派郁郁蔥蔥、繁花似錦的景象［9］。淺水區(qū)及浮島植物精心選配，做到四季交替、自我演替，從景觀上做到三季有花，四季有綠，勃勃生機(jī)。4處理效果鎮(zhèn)江某農(nóng)業(yè)示范園氮磷攔截工程于2010年4月建成。經(jīng)過(guò)3個(gè)多月的運(yùn)行調(diào)試和植物栽種后，現(xiàn)已正常運(yùn)行1年多，各項(xiàng)出水水質(zhì)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對(duì)農(nóng)田養(yǎng)分流失氮磷的平均

13、濃度消減率分別可達(dá)40%和50%以上。水體水質(zhì)也得到了明顯改善和提高。2011年3—4月進(jìn)、出水平均水質(zhì)及處理效果見表2。5經(jīng)濟(jì)效益分析本項(xiàng)目實(shí)施后，種植各類水生植物從水中吸收氮432t、磷020t，經(jīng)過(guò)本處理系統(tǒng)可有效地改變排放水質(zhì)，大量消減污染物，減少對(duì)環(huán)境的危害，與傳統(tǒng)方法相比，投資較低。根表2進(jìn)出水水質(zhì)及處理效果項(xiàng)目進(jìn)水(mgL)出水(mgL)去除率(%)CODCr762405469總氮5331415總磷0603500NH3－N

14、0905445SS302153493據(jù)自2008年1月1日起施行的《江蘇省環(huán)境資源區(qū)域補(bǔ)償辦法(試行)》(蘇政發(fā)［2007］149號(hào))，環(huán)境資源區(qū)域補(bǔ)償因子及補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)暫定為:氨氮10萬(wàn)元t總磷10萬(wàn)元t。如按照補(bǔ)償辦法交納補(bǔ)償金，約合452萬(wàn)元。6結(jié)語(yǔ)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村和生態(tài)農(nóng)業(yè)園建設(shè)氮、磷流失生態(tài)攔截工程可以有效地?cái)r截農(nóng)田地表徑流中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入附近河體，減輕了太湖流域水體富營(yíng)養(yǎng)化程度，并引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)施肥，實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)，在環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)