土沙复合基质对滇池城郊面源污水中氮磷的去除效果研究

摘要

滇池流域面源污染是导致滇池水体富营养化的重要原因之一。加强滇池流域面源污染的研究和治理对控制滇池水体的富营养化具有重大意义。在各类水体富营养化的治理方法中，土地处理系统因其基建投资省、运行费用低、易于操作管理等优点而在处理城郊面源污水方面具有及其重大的推广意义。基质是土地处理系统的重要组成部分，而基质的组成直接影响到系统的经济成本与处理效果。本文通过采用滇池北岸地区的红壤和河沙按照不同体积比进行配置，研究本地红壤与河沙的复合基质对滇池流域面源污染中氮磷的去除效果。本研究通过实验室小试及室外模拟试验对不同配比的沙土复合基质去除面源污水中的氮磷效果进行比较，并将其结果在实际工程中进行验证，得到结论如下：
　　 1、实验室吸附试验表明：同等质量不同配比复合基质对氨氮的去除效果是随着红壤含量的增加而增加；同一复合基质对氨氮的去除率是随着时间的延长而增加。相同质量不同配比的复合基质在相同时间段对磷的去除是跟红壤质量呈正相关的，红壤含量越高去除率越好；复合基质对磷的吸附量随着时间的延长而增加，但吸附率逐渐下降。
　　 2、不同沙土配比基质同一厚度层的处理效果比较。
　　 本试验表明对于同一厚度的基质，不同沙土配比对于去除氮磷效果明显不同。尽管红壤由于其理化性质对氮磷的去除效果较好，但在实际应用中由于红壤的粘度高，易板结、土体易开裂等缺陷，使其处理效果并不理想。而添加了沙的红壤避免了开裂这一问题，使其处理效果大大提高。但随着沙含量的增加，处理效果逐渐降低，因此在实际应用中土沙配比很关键。掺了少量河沙的样池B2（即土沙比为4:1、厚度为30cm的复合基质）对于NH4+-N、TN、H2PO4--P、TP的去除率最高，并且处理效果很稳定，在实际应用中，该配比的基质应作为首选基质。
　　 3、同一土沙配比基质不同厚度层的处理效果比较。
　　 同一土沙配比不同厚度的复合基质由于其厚度的不同而处理污水的效果也有所不同，试验结果表明厚度在30cm以内时，对于污水中氮磷的去除率是随着复合基质的厚度的增加而提高；但当复合基质的厚度达到或超过30cm后，去除率基本不会有太大的提高，这是由于红壤含量已经足够将污水中的氨态氮和速效磷吸附，而在土层30cm以下时，基质中的环境由好氧逐渐变为厌氧，由氨态氮转化为硝态氮的氮在土层中开始发生反硝化作用，硝态氮转变为氮气或氧化二氮而散发到大气中。因此土地处理系统的实际应用中，兼顾建造成本与处理效果时，上层基质层的厚度以30cm左右为宜，此时既可以达到处理效果，又节省成本。
　　 4、土沙复合基质的工程应用表明：
　　 ①对于沟基复合床处理系统，在12小时连续进水的情况下，对NH4+-N、TN、TP的去除率有下降趋势，但变化幅度不大，对三者的去除率维持在60％-80％。
　　 ②对于复合人工湿地系统，在12小时的连续进水条件下，对NH4+-N的去除率维持在69.3％-90.32％，对TN的去除率维持在52.58％-58.20％，而对TP的去除率维持在91.99％-95.52％，变化幅度不大。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 滇池水环境概况

1.2 滇池北岸城郊面源污染产生特点

1.3 土地处理系统

1.3.1 土地处理系统的国内外发展现状

1.3.2 我国土地处理系统的应用类型

1.3.3 污染物的去除机理

1.3.4 存在问题及解决方法

1.3.5 土地处理系统的发展趋势

1.4 不同基质在土地处理系统中的应用

1.4.1 基质的作用

1.4.2 基质的选择

1.4.3 不同基质在面源污水处理工程中的应用

1.4.4 不同基质的经济效益研究

1.5 本研究的目的意义

2 土沙复合基质的吸附试验

2.1 土沙复合基质对NH4+-N的吸附试验

2.2 土沙复合基质对H2PO4--P的吸附试验

2.2.1 不同土沙比基质对H2PO4-P吸附

2.2.2 同一土沙比基质对H2PO4--P吸附

3 土沙复合基质处理面源污水的室外模拟试验

3.1 材料与方法

3.1.1 样地选择与构建

3.1.2 试验材料

3.1.3 运行方式及采样

3.1.4 水样常规指标监测方法

3.2 试验结果与分析

3.2.1 各种复合基质对N、P的去除效果

3.2.2 不同沙土配比基质同一厚度层的处理效果比较

3.2.3 同一土沙配比基质不同厚度层的处理效果比较

3.2.4 同一土沙配比基质同一厚度不同时间的动态监测结果

4 复合基质处理面源污水的工程应用

4.1 工程简介

4.1.1 沟基复合床

4.1.2 复合人工湿地

4.2 工程实施背景

4.3 工程基质介绍

4.4 工程处理效果

4.4.1 沟基复合床处理效果

4.4.2 人工湿地处理效果

5 结论与讨论

5.1 结论

5.2 讨论

参考文献

致谢