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当前,水环境污染已经成为严重影响人类生存的主要问题之一。点源污染已经得到较好地控制与治理,而非点源污染所造成的地表水污染问题日益突出。非点源污染是导致地表水污染的主要原因,其中又以农业非点源污染贡献率最大。目前,我国地表水环境农业非点源污染问题十分严重。
本研究是复合人工湿地系统对农业非点源污染的处理效果的研究,包括菜地废水、稻田排水、农村生活污水三部分。在本研究中,在东莞市石碣镇万丰菜场针对菜地废水进行示范研究,研究内容包括不同基质和植物组合对毛沟废水的处理效果以及三种不同类型人工湿地(垂直流湿地、垂直水平一体化湿地和水平潜流湿地)对农田废水的处理效果。本研究还在河源市东源县上莞镇下寨村建设稻田废水处理工程对稻田排水进行了7个月的田间试验;同时在河源市东源县顺天镇滑滩村建设新农村生活污水与雨水处理工程对农村雨污径流的净化处理进行了6个月的试验。
主要研究结果如下:
(1)经过3个月的运行结果表明,不同基质组合的毛沟系统对菜地废水中的污染物有一定的净化效果。其中处理l(沸石)对COD、TP、TN、NH+-N、NO3--N的平均去除率分别达到47.19%、62.54%、53.58%、48.38%,43.06%;处理2(沸石+西洋菜)对COD、TP、TN、NH+-N、NO3--N的平均去除率分别达到60.68%、63.53%、74.10%、63.23%、64.63%;处理3(中粗砂+西洋菜)对COD、TP、TN、NH4+-N、N03--N的平均去除率分别达到50.91%、48.50%、55.05%、59.80%、51.83%;处理4(西洋菜)对COD、TP、TN、NH4+-N、NO3--N的平均去除率分别达到51.49%、60.70%、62.30%、52.08%、55.79%;处理5(中粗砂)对COD、TP、TN、NH4+-N、NO3--N的平均去除率分别达到47.64%、66.90%、41.31%、51.99%、48.84%。本实验结果表明,处理2即沸石和西洋菜的组合对菜地废水的去除效果最佳,出水中COD、TP、TN、NH4+-N、NO3--N的平均浓度为38.20mg/L、0.32mg/L、1.58mg/L、0.64 mg/L、0.35 mg/L,均达到城镇污水厂污染物排放一级A标准。
(2)经过2个月的运行结果表明,三种人工湿地对菜地废水中的污染物有较稳定的净化效果.其中垂直流湿地对COD、TP、TN、NH4+-N、NO3-N的平均去除率分别达到60.24%、75.78%、43.52%、64.12%、68.17%;垂直水平一体化湿地对COD、TP、TN、NH4+-N、NO3--N的平均去除率分别达到65.03%、61.05%、42.86%、59.62%、70.99%;水平潜流湿地对COD、TP、TN、NH4+-N、NO3=N的平均去除率分别达到48.60%、71.99%、38.50%、62.62%、59.04%。本实验结果表明,选用垂直流人工湿地作为菜地废水处理系统较为合适,出水中COD、TP、TN、NH+-N、NO3--N的平均浓度为18.38mg/L、0.12mg/L、2.95 mg/L、0.73mg/L、0.38 mg/L。其中垂直流湿地出水COD、TP和NH4+-N的浓度达到了地表水环境质量标准中Ⅲ类水标准。
(3)经过7个月的运行结果表明,沟渠.塘.人工湿地复合系统对稻田废水中的污染物有较稳定的净化效果,特别是两级水平潜流人工湿地。整个系统对COD、TP、TN、NH4+-N、N03:N的平均去除率分别达到82.19%、80.24%、74.47%、76.66%、59,30%,出水中COD、TP、TN、NH4+-N、NO3--N的平均浓度为3.83mg/L、0.03mg/L、0.85mg/L、0.12 mg/L、0.27 mg/L,其中COD的出水浓度达到《地表水环境质量标准》中的Ⅰ类水标准,TP和NH4+-N的出水浓度达到《地表水环境质量标准》中的Ⅱ类水标准,TN的出水浓度达到《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水质。
(4)经过6个月的运行结果表明,复合垂直流.水平潜流人工湿地系统对农村生活污水和雨水有较稳定的净化效果,整个系统对COD、TP、TN、NH4+-N的平均去除率分别达到64.69%、65.29%、44.87%、55.32%,出水中COD、TP、TN、NH4+-N的浓度为8.36 mg/L、0.06 mg/L、0.35 mg/L、0.22 mg/L。在运行期内系统出水水质比较稳定,其中COD的出水浓度达到《地表水环境质量标准》中的Ⅰ类水标准,TP和NH4+-N的出水浓度达到《地表水环境质量标准》中的Ⅱ类水标准,TN的出水浓度达到《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水质。