生态湿地系统对农业小流域水体氮磷污染的去除效应研究

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本文以典型的农业小流域(开慧河流域)为研究对象,以生态清洁小流域建设为依托,根据流域源头区内氮磷输出情况的调查结果,以生态湿地为主体,构建生态沟渠与小型湿地组合的技术截留农业面源污染迁移,同时采用生物滤池与人工湿地、稳定塘相结合的技术,处理农村分散式污水,综合分析了生态阻控技术在防治流域氮磷污染中的作用。主要研究结论如下:  (1)由于人为活动的干扰,该地区地表水水质仅有部分达Ⅲ类水水质,多为Ⅴ类或劣Ⅴ类,监测河段整体处于中度污染。研究区域地下水硝态氮含量超标率高达33%(以10mg·L-1为标准)。该小流域水体污染严重,治理当地污染,改善农区环境,迫在眉睫;  (2)作为农业小流域典型的水体单元,池塘的底泥相关实验表明:人为污染越严重,底泥磷的吸附能力越弱,释放风险越大,底泥中磷含量及其吸附特性与人类活动密切相关,在小流域治理中需重点关注;  (3)生态沟渠的建立在小流域氮磷污染防控中具有重要作用。沟渠建立前后,开慧河河道水质明显改善,NH4+-N、NO3--N、TN、TP的去除率分别为58.6%、41.5%、45.8%和31.9%,河道水质由中度污染改善为良好。  (4)生态沟渠的建立及净水植物的种植,影响了沟渠底泥理化性质的改变,并对底泥磷的等温吸附产生了促进作用。3条试验沟渠底泥总磷及有机质含量随水流方向有增大趋势,而由于植物的种植,底泥pH则有降低趋势。3条沟渠出水口底泥磷的最大吸附量(Smax)明显高于进水口,而低于中间位置,可能与净水植物种类的不同有关。其中,Smax与底泥中草酸提取态的铁铝(Feox/Alox)含量之和显著正相关(P<0.05),可见底泥本底的铁铝含量影响底泥磷的吸附。  (5)采用组合生态处理工艺处理分散式农村污水,对TN、NH4+-N和TP等各指标的平均去除率分别为97%、98%和97%,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准,污水处理效果稳定达标。组合生态处理工艺的各个处理单元对氮磷的去除率不同,其中以表面流人工湿地去除率最高,研究人工湿地氮磷去除机理十分必要。整个组合生态处理工程的建设投资费用为5万元,一年运行总成本为0.5万元左右。该工程去除效率高,且建设费用低,维护管理简单,适宜我国广大农村推广应用。
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