碳含量对污水灌溉系统氮素迁移转化的影响

摘要

污水灌溉条件下，氮素在土壤中转化运移的研究，对于合理利用污水资源进行水资源整合，减少氮素的损失及减轻地下水污染具有重要的意义。 本文对污水灌溉下的氮素迁移转化规律进行了试验研究。通过土柱试验，探讨了应用不同碳含量的污水进行灌溉对土壤氮素淋溶的影响。试验供试土壤为砂壤土，共设2种不同处理，污水碳含量(以COD计)分别在143.36mg/L和38.44mg/L左右。在试验过程中，监测了每次施加的灌水量、土层排水量及排水过程，分析测定了灌溉水、排水中的NH4+-N、NO3--N、TN和COD。当试验结束时，对TN和NO3--N的剖面分布状况进行了分析。 不同碳含量污水灌溉下，土柱剖面土壤溶液中氮素浓度随深度的变化过程为：尽管预处理污水灌入NH4+-N浓度较高，但其在10cm处迅速减小，说明上层土壤硝化作用进行的较为充分。在120cm处，两种污水灌溉下的NH4+-N浓度则略有升高，这主要是由于土柱下层有机氮矿化作用造成的。两种污水灌溉下，各剖面NH4+-N浓度的分布及变化较相似，经显著性检验得出：不同碳含量的两种污水灌溉下对污水灌溉系统中NH4+-N的转化并无显著影响。由于上层土壤蒸发量大，含水率低，而且硝化作用主要在上层发生，所以预处理污水灌溉下NO3--N浓度随深度的增加先增大后减小，在40cm处达到峰值；而二级处理污水灌溉下，NO3--N浓度则在70cm处达到最大值。经显著性检验得出：两种污水灌溉下的NO3--N浓度在试验中后期的120cm处发生显著变化，证明预处理污水灌溉下70-120cm处反硝化作用进行的较为充分，应用含有较高碳含量的预处理污水进行灌溉有利于系统内反硝化作用的进行。两种污水灌溉下，TN浓度随深度的增加而减小，在120cm处达到最小值。经显著性检验得出：TN浓度在10cm及120cm处发生显著变化，10cm处TN的累积与有机氮的增加有关，120cm处则是因为反硝化作用的进行。 对比各次试验预处理污水、二级处理污水灌溉下的排水量、排水中不同形态氮素(NH4+-N、NO3--N、TN)及COD淋溶量，得出结论：在灌水量相同的情况下，预处理污水灌溉下的排水量较二级处理污水灌溉下的小。虽然各次试验预处理污水灌入COD、NH4+-N及TN量较二级处理污水大很多，但其排水中淋溶量及累计淋溶量均相差较小。说明应用碳含量不同的污水进行灌溉对土壤孔隙、氮素及有机物的去除程度有一定的影响。而预处理污水灌溉下排水中不同形态氮素及COD的去除率均较二级处理污水灌溉下的高，更加说明较高的碳含量能使土壤系统较大程度的去除氮素及COD，碳含量是制约氮素及有机物去除的关键因素。土壤中TN剩余量差异主要发生在80-100cm处，虽然预处理污水灌溉下的NO3--N及TN量较高，但两种污水灌溉下的各层TN增量相差较小，预处理污水灌溉下的TN去除作用明显，TN剩余量较低。 本试验是在装有扰动砂壤土的土柱中进行的，试验结论尚有一定的局限性，为更深入的进行此方面的研究，仍需开展进一步的试验研究工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1污水生化处理领域的研究与实践经验

1.2.2不同碳含量对污水灌溉系统中氮素迁移转化的影响

1.2.3不同碳含量对污水灌溉系统土壤理化性质的影响

1.2.4不同碳含量对有机氮矿化和作物吸氮的影响

1.3研究内容

第2章试验材料与方法

2.1试验装置

2.2试验方案设计

2.3试验过程及观测内容和方法

2.3.1试验过程

2.3.2观测内容及观测方法

第3章不同碳含量对氮素浓度变化过程的影响

3.1灌水后土壤剖面上氮素的转化

3.2不同碳含量对NH4+-N浓度分布的影响

3.2.1各次试验土壤剖面上NH4+-N浓度的分布

3.2.2各次试验不同深度土壤溶液的NH4+-N浓度

3.3不同碳含量对NO3--N浓度分布的影响

3.3.1各次试验土壤剖面上NO3--N浓度的分布

3.3.2各次试验不同深度土壤溶液的NO3--N浓度

3.4不同碳含量对TN浓度分布的影响

3.4.1各次试验土壤剖面上TN浓度的分布

3.4.2各次试验不同深度土壤溶液的TN浓度

3.5本章小结

第4章不同碳含量对氮素淋溶量变化过程的影响

4.1各次试验的排水量

4.2各次试验排水中COD淋溶量

4.3各次试验排水中不同形态氮素淋溶量

4.3.1各次试验排水中NH4+-N淋溶量

4.3.2各次试验排水中NO3--N淋溶量

4.3.3各次试验排水中TN淋溶量

4.4土柱系统中的氮素淋溶及平衡

4.4.1土柱系统中TN的平衡及淋溶

4.4.2土柱系统中NO3--N的淋溶

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢