【摘要】：由土壤侵蝕引起的農業(yè)非點源污染對湖庫水源地的保護產生嚴重威脅,其中的坡面匯水區(qū)是水源地安全保障的關鍵區(qū)域。由于溝、塘、濕地等獨立的生態(tài)處理技術對氮、磷的去除沒有絕對優(yōu)勢,因此,本研究依托于國家水體污染控制與治理科技重大專項——“南水北調工程湖北漢庫匯水流域水質安全----坡地排水中氮磷負荷削減的多級溝渠塘堰濕地組合技術研究”課題,以削減坡地農田氮磷排放,保障丹江口水庫水質安全為目標,通過構建裸坡地上的暴雨徑流沖刷效應試驗、模擬坡地溝渠排水試驗等方法,研發(fā)多級溝渠塘堰濕地組合對坡地排水中污染物的凈化技術體系。主要結論如下：(1)在裸坡地上進行的暴雨初始徑流沖刷效應試驗,揭示了研究區(qū)域在最不利條件下降雨徑流的最大沖刷效應。結果顯示,坡耕地在暴雨條件下存在明顯的初始沖刷效應；顆粒態(tài)氮、磷的流失量大于溶解態(tài)氮、磷；氮、磷等養(yǎng)分在流失泥沙中具有明顯的富集現象。(2)根據暴雨初始徑流沖刷效應試驗確定的徑流系數,并與集水時間、面積相結合,確定了初期徑流量及渠、塘的合理容量。(3)模擬坡地溝渠排水試驗結果顯示：流動狀態(tài)下,溝渠結構、溝渠中的植被、流量大小等因素對污染物的攔截與去除效果影響明顯；在溝渠淹水條件下,隨著停留時間的延長,氮磷的去除率增加；在退水條件下,土壤不同剖面中,氨氮、硝態(tài)氮與磷素等表現出不同的變化規(guī)律。(4)塘攔截凈化試驗的原水來自試驗條件下溝渠最大流量時流動狀態(tài)的排水,結果顯示：緩沖塘對總氮及總磷的去除率均超過60%,氨氮的去除效率到達88%以上；不同植被塘對氮、磷的去除特性不同,因此,生態(tài)塘中合理配置不同植被,可充分發(fā)揮各種植被的功能,實現氮磷的有效利用與最大化削減。(5)本文發(fā)明的風能疊加負壓通氣復氧—可置換磷吸附基質的人工濕地污水處理系統(tǒng),經2年的試驗驗證,在不同進水濃度,不同植被類型條件下,利用該設計的人工濕地均能強化系統(tǒng)的復氧及提高脫氮除磷效率。(6)將前期研究成果應用于“坡地排水中氮磷負荷削減的多級溝渠塘堰濕地組合技術”示范工程中,根據生態(tài)處理系統(tǒng)對次降雨量157mm的坡地徑流處理運行結果發(fā)現,氮磷等各指標出水均能滿足《地表水環(huán)境質量標準》GB3838-2002中的Ⅲ類水質標準。工程技術推廣運行后將會產生良好的社會經濟及環(huán)境效益。
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X52

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本文編號：2642183