复合型人工湿地系统处理低浓度农业面源污染河水效果研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ktcalf
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青浦现代农业园区位于青浦区练塘镇蒸淀社区,是一座集农业产业、生态自然、休闲旅游于一体的现代都市型农业园区。园区内有稻田、菜地、还有精养鱼塘,存在一定的农业面源污染。 本文通过复合型人工湿地系统对农业园区内河道水进行生态处理,研究了入水河道经氧化塘后水质的时空变化情况;湿地系统对低污染负荷下的农业面源污染灌溉用水处理效果研究,在湿地系统设计参数水力负荷为16.9m·d-1,水力停留时间为3.5h的条件下,研究了低温和高温湿地系统对各水质指标的去除效果;并在人为添加N、P营养盐,提升湿地系统的进水污染负荷后,研究了三种不同湿地类型对湿地系统总去除率的贡献。结果表明: 1)以淀山湖为进水水源的湿地系统氧化塘,通过水质标识指数法的评价的比较,湿地氧化塘水质类别指示为Ⅳ类,淀山湖水质类别指示为Ⅳ~Ⅴ,两者的水质类别评价结果一致。导致淀山湖水质污染的主要污染指标依次为氨氮、总磷、叶绿素a等,而湿地氧化塘的主要污染因子主要为总氮。总磷经过氧化塘水生植物的净化,含量降低至Ⅲ类水,低于淀山湖总磷水质2~3个水质类别。 2)在冬季温度较低(水温8~11℃)时,复合型人工湿地系统对污染物的去除效果较为显著,湿地系统对总氮、氨氮、总磷、CODMn和叶绿素a的去除率为18.39%、28.22%、43.76%、16.08%和35.45%。温度是影响湿地系统去除率的主要因素。冬季湿地系统对污染物的去除率低于夏季,湿地系统在夏季总氮、氨氮、总磷、叶绿素a的去除率明显高于冬季,而对CODMn的去除变化不大,且两者都偏低。这可能与水体中降解微生物活性较弱有关。 3)在夏季温度较高(水温23.0~25.5℃)时,复合型人工湿地系统能有效的去除N、P等营养物质,处理低污染负荷的农业面源污染水体,总氮、总磷去除率可达44.1%和49.5%,出水水质比进水可提高1~2个地表水水质等级;但对有机物质的去除率不高,仅为16.8%;湿地系统对Chla的去除效率高达75.8%。系统对低污染负荷的河道水体的去除率不高,低污染负荷是影响湿地系统去除效果的主要因素。农业园区的湿地系统连续运行10天后对水体营养物质的去除趋向稳定。 4)复合型人工湿地系统使灌溉用水中重金属物质含量的大幅下降,湿地系统对铜、锌的去除效果非常显著,去除率分别达到74.70%和85.23%,湿地系统对汞的去除率为30.36%,出水浓度大大低于Ⅰ类地表水标准的上限,根据《温室蔬菜产地环境质量评价标准》(HJ333-2006),处理后的水完全符合温室蔬菜灌溉水环境质量标准,该人工湿地系统的建设不仅为农业面源污染实现了生态补偿,还可实现水资源的循环利用。 5)添加N、P等营养物质后,复合型湿地系统的脱氮除磷效果明显,总氮最后出水浓度比进水浓度降低了58%,出水浓度保持在Ⅴ类地表水总氮标准左右。总磷出水浓度比进水浓度降低了61%,出水浓度保持在Ⅲ类地表水总磷标准,提升了三个标准等级。在水力停留时间为3.5h,水力负荷为16.9m·d-1的条件下,湿地系统进水的污染负荷是限制湿地系统脱氮除磷效率的主要因素。三级潜流湿地对湿地系统脱氮除磷的贡献大小不同,总氮在三级潜流湿地的面积反应速率分别为0.76、1.50和0.99 m·d-1,总磷为1.30、2.20和1.77 m·d-1。三级潜流湿地对总氮总磷的去除贡献分别为二级水平潜流湿地>一级水平潜流湿地>三级垂直潜流湿地。
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