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稻田系统处理农村污水设计及效果和影响研究

胡轶  
【摘要】:稻田湿地既是造成农业面源污染的源,也是能够消纳氮磷污染的汇,开发利用稻田湿地处理氮磷污水具有很高的经济和社会价值。本研究选择太湖流域的一块稻田进行污水处理试验,试验田分为三个小区,分别设计为普通漫流布水、串型沟灌布水和弓型沟灌布水。考察了三块小区施肥后氮素排放情况,比较了低浓度氮磷污水连续排灌下各小区对氮磷的消纳情况,比较了增加处理污水流量后各小区对氮磷消纳的影响,考察了各小区运行后水稻的长势和收获产量,研究了各小区污水处理对系统中微生物群落造成的影响。结果表明: (1)施肥后5天内是控制稻田污染的重要时期,5天后各小区排水TN浓度都稳定在1.0mg·L-1左右,此时DON成为稻田氮素排放的主要形态,占TN的70%以上。沟灌设计区对NH4+-N的处理效果显著好于漫流小区。 (2)三个小区对低浓度污水(TN10mg·L-1、TP1.0mg·L-1)连续进水(4m3/d)处理的TN去除率在70%-80%,排水TN浓度稳定,三小区之间无显著差异。对氮磷的消纳主要集中作用在系统前部,与串型区相比,弓型区水力停留时间较短,因此处理等量污水所需的稻田面积也较大,弓型区对TP的消纳显著大于其他两小区。 (3)在提高了污水进水量以后(5m3/d),污水流速加快,对污水氮磷的消纳需要的稻田面积增大。对于拥有较高水力负荷的弓型区,此时对TN和TP的消纳能力显著大于其他布水区。 (4)各个样区的水稻生长都表现出沿污水流动方向上的显著差异,前端稻株的生物量和收获量明显好于末端。漫流区容易发生污水流动不畅,养分随污水在某处蓄积;串型区对污水氮磷的消纳作用多集中与系统前端;相比较弓型区养分随污水流动而又较大的分布范围,所以弓型区水稻亩产也是最高的。 (5)较高浓度污水的输入有助于保持土壤微生物群落结构和功能多样性处于较高的水平,受到氮磷养分输入的影响,小区末端的微生物群落对碳源利用选择上产生不同的偏向,其群落结构和功能多样性之间也出现显著的差异。


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