生態(tài)組合溝渠技術(shù)中基質(zhì)與植物要素對農(nóng)田退水氮磷減排的效果研究.pdf

1、我國地表水污染物中，種植業(yè)流失的氮、磷占農(nóng)業(yè)污染源流失量的59％和38％，其中，水稻田生產(chǎn)的氮、磷流失貢獻最大。因此，由水稻田滲漏與地表徑流合流產(chǎn)生的農(nóng)田退水帶來的氮磷污染不可忽視，近年來已引起學者廣泛關(guān)注。生態(tài)組合溝渠是削減農(nóng)田退水中氮、磷污染物的主要人工濕地模式之一，基質(zhì)和植物是其重要的構(gòu)建單元，可以攔截農(nóng)田退水中氮磷營養(yǎng)物，進行原位修復，能有效削弱農(nóng)田廢水中氮、磷污染物對受納水體的二次污染。因此，研究生態(tài)組合溝渠的基質(zhì)和植物要素對

2、農(nóng)田退水中氮素、磷素的削減效果具有重要的意義。
　　以礫石和碎磚為基質(zhì)材料，研究兩者對氨氮和總磷吸附的特性;為了篩選在四川非高寒區(qū)的冬季能正常新陳代謝的水生植物，根據(jù)文獻和實地考察，實驗選擇在室溫3～15℃條件下可正常生長代謝的水生植物—水芹菜作為實驗材料，通過模擬廢水，探究水芹菜對水體中氮磷的削減作用;以空心菜和礫石組合模擬溝渠濕地植物與基質(zhì)搭配，研究組合模擬溝渠對氮磷的削減作用，并分析不同水力停留時間內(nèi)去除效果的差異。研究以水

3、稻種植、施肥過程為基礎，以農(nóng)田退水中氨氮、總氮和總磷濃度為依據(jù)，模擬農(nóng)田退水水質(zhì)，研究基質(zhì)及植物要素對氮、磷元素的削減。首先基于熱力學吸附和吸附動力學模型，探討基質(zhì)對農(nóng)田退水中污染物的吸附性能，可有效地應用基質(zhì)吸附作用去除渠濕地中農(nóng)田退水的氮、磷元素:選擇線性模型、Langmuir模型、Freundlich模型擬合礫石、碎磚對總磷和氨氮的熱力學吸附過程;選擇一級動力學模型、偽二級動力學模型、Elovich方程擬合礫石、碎磚兩種基質(zhì)對氮、

4、磷的動力學吸附過程。然后以空心菜、礫石和農(nóng)田退水構(gòu)成模擬水培系統(tǒng)，研究系統(tǒng)對農(nóng)田退水中氮、磷污染物的削減。最后以水芹菜和農(nóng)田退水構(gòu)成水培系統(tǒng)，研究系統(tǒng)對農(nóng)田退水中氮、磷污染物的削減。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)對一定濃度總磷和氨氮的吸附，投加數(shù)量一致的（3個）、液/固比利近似的礫石和碎磚（等溫吸附實驗液/固比例:礫石組2.67，碎磚組2.96;吸附動力學實驗液/固比例:礫石組3.33，碎磚組3.70）:碎磚對總磷的平衡吸附量為2

5、13.35mg/kg～227 mg/kg，礫石對總磷的平衡吸附量為11.79mg/kg～11.36 mg/kg，碎磚對總磷的平衡吸附量是礫石的18～19倍;碎磚對氨氮的平衡吸附量為210.48mg/kg，礫石對氨氮的平衡吸附量為16.62mg/kg～18.36mg/kg。由此可知碎磚對總磷和氨氮的吸附效果較礫石強。
　　(2)模擬農(nóng)田退水培養(yǎng)水芹菜，種植密度為688株/m2時，第3d和5d模擬農(nóng)田退水中氮、磷削減率濃度如下:氨氮濃

6、度降低85.38％、95.52％，總氮濃度減少47.67％、63.70％，總磷濃度降低84.94％、96.23％;種植密度為162株m2時，第3d和5d模擬農(nóng)田退水中氮、磷削減率為:氨氮濃度分別降低20.30％、48.82％，總氮濃度分別減少16.55％、30.0％，總磷濃度分別降低60.75％、89.04％。
　　(3)在實驗設計的氨氮、總磷初始濃度下，氨氮和總磷濃度削減率與水芹菜種植密度成正相關(guān)。當氨氮初始濃度在分別在4.2m

7、g/L～5.7mg/L、7.8mg/L～10.4mg/L范圍內(nèi)，總磷初始濃度在0.24～0.46mg/L時，種植密度越高，氨氮和總磷削減率越大;平均種植密度為688株/m2的實驗組在第3d時氨氮削減率超過80％，而平均種植密度為162株/m2的實驗組，在第3d氨氮削減率20.3％，說明種植密度對氨氮的削減率具有顯著影響;在相同水力停留時間內(nèi)，平均種植密度為688株/m2的較高種植密度實驗組，第2d總磷濃度削減率67.16％，而162株/