收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

稻田湿地处理农村生活污水脱氮除磷及其径流试验研究

李松  
【摘要】: 农村生活污水的排放对地表水环境的恶化有着十分显著的贡献,富营养化现象的发生与农村生活污水氮磷的大量排放有着密切的关系。本研究运用田间试验、室内模拟、微观示踪等方法,考察了太湖地区稻田湿地处理农村生活污水氮素的降解行为和脱氮机理,研究了稻田湿地田面水磷素的浓度特征及去除过程,明确了稻田湿地氮素的迁移、转化、分配及平衡过程,分析了稻田湿地径流氮素及磷素的流失特征、产生条件及其影响因素,建立了径流氮磷浓度与施肥降雨间隔时间、淹水深度、降雨强度及降雨时间等影响因素之间的线性回归方程,并采用野外田间试验数据对模拟方程进行了验证。主要研究结论如下: 1、稻田湿地处理农村生活污水田间试验表明,7月13日水稻移栽后,由于水稻土壤的吸附,稻田湿地田面水总氮(TN)含量迅速下降,但追肥后又快速上升,且TN含量顺序为:地表水(SW)>灰水(GW)>生活污水(DW)>黑水(BW)>对照(CK)。经过水稻的一个生长周期的处理,氮去除率顺序为:BW(96.8%)>DW(96.2%)>GW(95.6%)>SW(94.1%)>CK(93.8%),同时,11月13日各处理出水化学需氧量(COD)均稳定在20 mg L~(-1)左右,可满足地表水环境质量Ⅳ类标准。计算发现,来自农村生活污水的氮素去除率(62.9%-69.3%)显著高于源自尿素的氮素去除率(27.5%-32.7%),表明源自农村生活污水中的氮素相对化肥氮更易于被稻田湿地去除。田面水总氮负荷(TNL)具有与TN相似的变化特征,同时,COD与TN浓度及TNL具有正相关性。此外,GW、DW和BW的水稻产量要显著高于CK、SW以及当地平均水稻产量,说明稻田湿地处理农村生活污水不但能生态高效脱氮,而且可以增加水稻产量。 2、与氮肥不同,7月13日磷肥施用后COD变化不大,但总磷(TP)迅速升高,随后逐渐下降,并在10月15日左右COD和TP浓度逐渐趋于稳定,CK、SW、GW、DW和BW出水中的COD分别为:13.54、20.98、20.87、21.09和17.86 mg L~(-1),TP去除率顺序为:GW(98.17%)>DW(97.28%)>BW(97.04%)>SW(96.78%)>CK(75.20%)。同时,GW、DW和BW中来自农村生活污水中磷的去除率(60.3%-71.4%)显著性(P≤0.05)高于化肥磷的去除率(26.8%-36.7%),表明相对于磷肥,农村生活污水中磷的形态更易于被稻田湿地去除。随着水稻的生长,磷素从根部分别向茎部、叶部迁移,最后在谷籽中富积。除CK外,其它处理稻田湿地总磷负荷(TPL)和TP浓度随时间非线性下降,直到10月1日达到稳定。此外,五个处理的水稻产量差异不显著(P≤0.05),说明采用农村生活污水替代地表水灌溉稻田湿地可在保证水稻产量的同时高效除磷。 3、~(15)N示踪试验表明,对照处理(CK)、普通尿素处理(UR)与同位素尿素处理(~(15)NUR)的氨挥发量在10月1日达到了一个稳定值10.3 mg pot~(-1),最终UR与~(15)NUR氨挥发量分别占施入肥料氮总量的43.54%和41.18%。追肥后UR和~(15)NUR田面水TN浓度快速上升,分别达到了最大值19.52和18.64 mg L~(-1),而CK仅为3.78 mg L~(-1),并在10月1日后达到了稳定值,分别为0.32、1.05和0.93 mg L~(-1)。分蘖期水稻植株吸收的氮素浓度逐渐上升,并在孕穗期达到了较高的水平,CK、UR、~(15)NUR的吸氮量分别为:45.3、165.4和173.6 mg pot~(-1)。从水稻各生长期吸氮量的变化来看,秧苗期吸氮量低,孕穗期吸氮量最高,成熟期下降,且水稻吸氮总量为:~(15)NUR>UR>CK。CK中的氮残留量最低(0.064 g pot~(-1)),UR的残留量及残留率比~(15)NUR分别高0.171 g pot~(-1)和1.4%,但氮肥利用率、氮素回收率却分别低3.95%、2.55%。同时,UR和~(15)NUR的硝化反硝化损失率分别为5.81%和5.69%,其产量较CK分别增加了33.69%和29.90%,再次说明施氮对增加水稻产量是十分必要的。 4、人工降雨模拟试验表明,稻田湿地径流是一种典型的机会径流。产流时间随降雨强度增大而减少,径流TN与降雨强度呈正相关性,与施肥降雨时间间隔和淹水深度呈明显的负相关性,与降雨时间基本无关。同时,时间间隔对径流TN的影响最大,淹水深度次之,降雨强度再次之,降雨时间最小。在各种试验条件下的径流TN都超过地表水环境质量标准中规定的TN标准限值2 mg L~(-1),并可用线性回归方程y=-2.124x_1-1.147x_2+0.097x_3+0.001x_4+32.987来模拟四个影响因素作用下的机会径流TN流失浓度,这在田间试验得到了很好的验证。NO_3~-和NH_4~+是稻田湿地径流氮素流失的主要形态,各处理条件下NO_3~-和NH_4~+比重分别在32%-75%、24%-66%之间波动;TN流失负荷随时间间隔的延长明显降低,NO_3~-流失风险主要发生在前7 d内,其后流失风险将大大降低。 5、稻田湿地是一个天然的弱碱性缓冲系统,早期径流中溶解态磷(DP)比重较大(83%左右),后期颗粒态磷(PP)比重逐渐升高(38%左右),但总体上DP还是主要流失形态。径流TP与降雨强度、时间间隔及降雨时间呈正相关性,与淹水深度负相关。与TN相似,时间间隔对径流TP浓度的影响最大,淹水深度次之,降雨强度再次之,降雨时间最小。在各种试验条件下,径流TP都超过了地表水Ⅴ类标准限值0.4 mg L~(-1),并可采用线性回归方程,y=-0.548x_1-0.243x_2+0.014x_3-0.001x_4+7.386来模拟径流TP浓度。稻田湿地磷素的流失风险主要发生在施肥后前10 d内,其后将大大降低。因此,施肥后短期径流会导致氮磷等肥料养分的大量流失,但可通过淹水深度的合理调配来避免径流发生,可以实现稻田湿地从氮磷库的输出源转变为吸收氮磷的汇,从而生态高效去除农村生活污水的氮磷,减轻农村生活污水面源污染。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘呈波;樊娟;石静;李国良;;净化槽在农村生活污水处理中的应用前景分析[J];农业环境与发展;2007年05期
2 徐洪斌;吕锡武;李先宁;荆肇乾;;农村生活污水(太湖流域)水质水量调查研究[J];河南科学;2008年07期
3 张水芹;;佛冈县农村生活污水排放现状及对周围水质的影响和对策[J];环境;2008年S1期
4 杨佘维;谢可军;赵婷;李冀;;植物-土壤渗滤法对农村生活污水的处理工艺研究[J];安全与环境工程;2009年01期
5 李军状;罗兴章;郑正;李培培;孟卓;;塔式蚯蚓生态滤池处理集中型农村生活污水工程设计[J];中国给水排水;2009年04期
6 王晖;;太湖流域农村生活污水治理[J];建设科技;2009年13期
7 ;上海用厌氧技术处置农村生活污水[J];农村实用技术;2009年07期
8 ;上海浦东投入7.96亿元治理农村生活污水[J];海河水利;2010年04期
9 马喜君;;凹土陶粒固定微生物对农村生活污水的处理效果[J];安徽农业科学;2010年26期
10 廖凌;赵荣乐;温美华;;农村生活污水生态发展思路探讨[J];华章;2010年31期
11 张家炜;周志勤;;浅析农村生活污水分散式处理适用技术[J];环境科学与管理;2011年01期
12 ;生态浮岛:“喝”污水 “吐”清流[J];西南给排水;2010年06期
13 李海刚;;农村生活污水的复合垂直流人工湿地处理[J];科技信息;2011年09期
14 杨贤;;农村生活污水处理模式探析[J];北京农业;2011年15期
15 梁卓;何国富;刘伟;王凡;;城郊农村生活污水排放现状分析及对策研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年05期
16 王夙;邹斌;潘春芳;夏邦天;;农村生活污水典型处理技术与发展[J];中国资源综合利用;2009年08期
17 钱斌;金秋;谢祥峰;吉祝美;;潜流式人工湿地净化农村生活污水特性研究[J];环境科技;2010年04期
18 徐春峰;;慈溪市农村生活污水及整治措施的探讨[J];浙江农业科学;2010年05期
19 ;上海用厌氧技术处置农村生活污水[J];科技致富向导;2009年13期
20 魏同;;桐庐治污记[J];今日浙江;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;健全管理制度、研发实用技术是尽快解决农村生活污水防治问题的当务之急[A];2010中国科协科技工作者建议汇编[C];2010年
2 沈丰菊;张克强;张艳丽;宋成军;杨鹏;黄治平;;农村生活污水无害化处理技术模式及案例分析[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
3 李浩;王顺发;熊兵;田先锋;;农村地区生活污水处理技术对策[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
4 张克强;李军幸;张洪生;宋绍奎;;国内外农村生活污水处理技术及工程模式探讨[A];全国农业面源污染与综合防治学术研讨会论文集[C];2004年
5 王军;王淑燕;郑飞;翟帆;;关于我国农村生活污水治理对策的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
6 刘英;郭纯青;;农村污水处理方法及区域模式浅谈[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2010年
7 贾晓竞;张亚雷;周雪飞;;农村生活污水分散式处理技术与一体化装置[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
8 赵贤豹;曾艳丽;陈剑中;李祥;;青西三镇农村生活污水处理应用研究[A];全国水资源合理配置与优化调度及水环境污染防治技术专刊[C];2011年
9 郭雪松;邹娟;梁瀚文;刘俊新;;苕溪流域典型村落水污染特征调查研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
10 王永智;彭庆;王虎;王健;彭俊;阳运春;;科学应用“净化沼气+人工湿地”技术治理农村生活污水[A];四川省环境科学学会二〇一一年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 张迎颖;潜流人工湿地处理农村生活污水的工艺研究[D];南京农业大学;2009年
2 何少林;高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究[D];同济大学;2006年
3 崔育倩;农村分散式污水处理模式系统及应用研究[D];青岛大学;2013年
4 李松;稻田湿地处理农村生活污水脱氮除磷及其径流试验研究[D];浙江大学;2009年
5 刘群;淮河上游洪河流域水环境污染源强解析及防治技术应用研究[D];南京大学;2012年
6 杜大仲;河流型饮用水水源地安全保障体系构建及实证研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 李云飞;SMAIP系统开发及其在村镇污水治理中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2012年
8 杨利伟;分散式养猪废水处理技术工艺研究[D];西安建筑科技大学;2011年
9 遆超普;不同空间尺度区域氮素收支[D];南京农业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邹蓉;湖南农村生活污水现状、问题与治理研究[D];湖南农业大学;2013年
2 郭思;快速城市化进程中农村生活污水治理方式的研究[D];复旦大学;2011年
3 陈燕霞;广州市农村生活污水治理探讨[D];华南理工大学;2012年
4 李冀;生物接触氧化工艺技术处理湖南省农村生活污水的效果研究[D];湖南农业大学;2010年
5 曲丽丽;农村生活污水处理模式优化研究[D];青岛大学;2013年
6 李超;强化混凝—接触氧化工艺处理农村生活污水的试验研究[D];河北农业大学;2012年
7 焦金亮;生物生态耦合技术处理农村生活污水的研究[D];长安大学;2012年
8 卢金涛;农村生活污水与垃圾调查及其处理技术选择[D];重庆大学;2012年
9 周锋;太湖流域农村生活污水氮磷排污定量化测算研究[D];南京师范大学;2013年
10 吴召富;南四湖流域农村生活污水现状调查与处理工艺研究[D];中国海洋大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 邵珍;3年内处理10万户农村生活污水[N];文汇报;2009年
2 记者 俞其军 通讯员 吴锡英;农村生活污水有了治理系统[N];绍兴日报;2011年
3 通讯员 尹晓信;宝山实施农村生活污水处置工程[N];东方城乡报;2009年
4 季宁 丽雪;市领导到丰南和唐海调研农村生活污水处理工作[N];唐山劳动日报;2010年
5 驻太仓首席记者 徐允上 通讯员 李华;太仓投6600万元治理农村生活污水[N];苏州日报;2010年
6 首席记者 英洁;农村生活污水治理走上生态建设前台[N];无锡日报;2011年
7 王永 智彭庆 王虎;绵竹市研发新技术治理农村生活污水[N];农民日报;2011年
8 记者 张立平;农村生活污水实现循环利用[N];天津日报;2009年
9 通讯员 卞小士 王琦;刁铺统一处理农村生活污水[N];泰州日报;2009年
10 记者 王芬兰;8.3亿治理农村生活污水[N];苏州日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978