【摘要】：由土壤侵蝕引起的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染對(duì)湖庫(kù)水源地的保護(hù)產(chǎn)生嚴(yán)重威脅,其中的坡面匯水區(qū)是水源地安全保障的關(guān)鍵區(qū)域。由于溝、塘、濕地等獨(dú)立的生態(tài)處理技術(shù)對(duì)氮、磷的去除沒有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),因此,本研究依托于國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)——“南水北調(diào)工程湖北漢庫(kù)匯水流域水質(zhì)安全----坡地排水中氮磷負(fù)荷削減的多級(jí)溝渠塘堰濕地組合技術(shù)研究”課題,以削減坡地農(nóng)田氮磷排放,保障丹江口水庫(kù)水質(zhì)安全為目標(biāo),通過構(gòu)建裸坡地上的暴雨徑流沖刷效應(yīng)試驗(yàn)、模擬坡地溝渠排水試驗(yàn)等方法,研發(fā)多級(jí)溝渠塘堰濕地組合對(duì)坡地排水中污染物的凈化技術(shù)體系。主要結(jié)論如下：(1)在裸坡地上進(jìn)行的暴雨初始徑流沖刷效應(yīng)試驗(yàn),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(yīng)。結(jié)果顯示,坡耕地在暴雨條件下存在明顯的初始沖刷效應(yīng)；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(xiàn)象。(2)根據(jù)暴雨初始徑流沖刷效應(yīng)試驗(yàn)確定的徑流系數(shù),并與集水時(shí)間、面積相結(jié)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(yàn)結(jié)果顯示：流動(dòng)狀態(tài)下,溝渠結(jié)構(gòu)、溝渠中的植被、流量大小等因素對(duì)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(shí)間的延長(zhǎng),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(xiàn)出不同的變化規(guī)律。(4)塘攔截凈化試驗(yàn)的原水來自試驗(yàn)條件下溝渠最大流量時(shí)流動(dòng)狀態(tài)的排水,結(jié)果顯示：緩沖塘對(duì)總氮及總磷的去除率均超過60%,氨氮的去除效率到達(dá)88%以上；不同植被塘對(duì)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(shí)現(xiàn)氮磷的有效利用與最大化削減。(5)本文發(fā)明的風(fēng)能疊加負(fù)壓通氣復(fù)氧—可置換磷吸附基質(zhì)的人工濕地污水處理系統(tǒng),經(jīng)2年的試驗(yàn)驗(yàn)證,在不同進(jìn)水濃度,不同植被類型條件下,利用該設(shè)計(jì)的人工濕地均能強(qiáng)化系統(tǒng)的復(fù)氧及提高脫氮除磷效率。(6)將前期研究成果應(yīng)用于“坡地排水中氮磷負(fù)荷削減的多級(jí)溝渠塘堰濕地組合技術(shù)”示范工程中,根據(jù)生態(tài)處理系統(tǒng)對(duì)次降雨量157mm的坡地徑流處理運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn),氮磷等各指標(biāo)出水均能滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002中的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。工程技術(shù)推廣運(yùn)行后將會(huì)產(chǎn)生良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X52

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