人工湿地处理农业径流的研究进展

人工湿地(CW)是独特的土壤-植物-微生物-动物系统。按水流方式分为表面流湿地(FWS)和潜流湿地(SFW)。FWS投资低,但占地大,低温地区冬季运行需要独特的考虑。SFW的保温保水效果好,卫生条件较好,但投资高,易堵塞。SFW分为水平潜流湿地(HF)和垂直潜流湿地(VF)。HF床供氧较差,适于去除SS和BOD,但NH3-N的去除较差。VF床供氧好,占地小,适于硝化和去除BOD,但对SS的去除不如HF床,而且构建费高,易堵塞。FWS按系统中的主体植物的不同分为大型自由漂浮植物湿地、大型沉水植物湿地和大型挺水植物湿地。农业径流(AR)由农田排水、灌溉余水、村落污水、畜禽养殖污水和部分雨水径流组成。其污水源具有面广、量大、分散、间歇的峰值和高无机沉淀物负荷的特点。中国大多数农村经济基础薄弱,管理水平不高。农村中的低洼地、低产田和公共用地均可作为生态环境保护用地。农村的污水收集系统欠完善。传统污水处理技术处理AR时难度大、维护管理复杂、投资和运行费高。而CW的耐冲击负荷能力强、投资低、运行费低、维护管理简便,但占地较大。因此CW适合于有地可用的农村的AR的处理。小结了1982年起CW技术在AR处理中的研究和应用。已有研究结合AR的水质、水量规律及农村的特点,进行了CW的设计与工艺改进。对氮、磷、有机物、农药和杀虫剂等污染物的去除效果有较多的研究。关于CW的运行、维护和管理的研究有沉积物积累、水量平衡、去除效果的衡量、植物收割和费用分析。CW的运行效果的衡量应当基于进出水负荷量而非基于进出水浓度。总之CW在AR污染控制中具有良好的应用前景。CW经合理设计和管理后有望实现“零费用运行”或者“盈利性运行”。

滇池王家庄湖滨带人工湿地农业径流中磷去除的干湿季节性规律

王家庄人工湿地(面积12 000 m2)位于云南滇池东岸呈贡县,湿地进水来自5条农业区汇水干渠,经矩形堰均匀布水后流过湿地。湿地于2002年8月起运行,初期优势植物为茭草(Zizania latifolia)、芦苇(Phragmites communis Trin)、莲藕(Nelumbo nucifera Gaertn)、菖蒲(Acorus calamus)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)和水芋(Calla palustris),7个月后,莲藕完全被水花生所替代。采用现场采样及室内分析的方法,研究了湿地对农业径流中磷去除的季节性规律。结果表明,2002年10月至2004年6月,湿地具有良好的拦截进水磷的能力,有效降低了农业区农业径流对滇池的污染。进水总磷(TP)负荷为241(旱季,每年10月至翌年4月)和199(雨季,每年5月至9月)g.hm-.2d-1,TP浓度为0.04￣3.21(旱季)和0.00￣1.44(雨季)mg.L-1。出水TP浓度沿程1/3处为0.03￣0.49(旱季,每年11月至翌年4月)和0.03￣0.71(雨季,每年5月至10月)mg.L-1,沿程2/3处为0.00￣0.68(旱季)和0.00￣0.73(雨季)mg.L-1。TP去除率沿程1/3处为-73.7%￣82.8%(旱季)和-215%￣79.3%(雨季),沿程2/3处为-367%￣100%(旱季)和-262%￣93.1%(雨季)。受雨水稀释和停留时间变短的影响,雨季的TP去除率低于旱季。受滇池水位和湿地出水水位的影响,旱季时湿地TP的去除呈现“V”字型规律,雨季时湿地TP去除率沿程降低。总体而言,来水中的磷、有机质和速效铁以沿程逐渐降低的方式分布于湿地表层土壤中。秋末冬初时(每年11月至12月),菖蒲的含水率和生物量(鲜重)均比春季(每年3月至5月)的低,而生物量(干重)比春季的高。菖蒲从11月到12月仍在生长发育。

王家庄滨湖人工湿地去除农业径流中COD效果的测试与分析

研究处理农业径流的滨湖人工湿地中有机物（CODCr，化学需氧量）的去除规律可为类似湿地的设计和运行提供参考。该研究报道了滇池东岸王家庄湿地（占地12000m^2）自2002年8月投人运行后23个月中的有机物去除的季节变化规律。该湿地的优势植物种为茭草（Zizania caduciflora）和芦苇（Phragmites australis），5条农业区汇水干渠的来水经过布水堰布水后均匀地流过湿地。2002年10月～2004年6月期间，湿地表现出较好的拦截沟渠来水中有机物的能力，有效地降低了滇池的外源有机物污染负荷。旱季（每年11月～翌年4月）和雨季（每年5月～10月）的平均流量分别为497．6m^3／d和747．4m^3／d。进水CODCr的负荷为36．1g／（hm^2·d）（旱季）和67．9g／（hm^2·d）（雨季），CODCr的平均浓度为87．1mg／L（旱季）和109mg／L（雨季）。CODCr的出水平均浓度为45．1mg／L以下（旱季）和53．7mg／L（雨季），分别满足一级A标准和一级B标准（城镇污水处理厂污染物排放标准，GB18918—2002）。运行期间的平均水温为旱季17．3℃，雨季21．9℃，CODCr的平均去除率为48．2％以上（旱季）和51．0％（雨季）。旱季和雨季湿地中CODCr浓度沿程降低，旱季和雨季2／3流程处的COD浓度均低于1／3流程处，农业径流可生化性较差导致湿地中前段的COD降解不明显。旱季湿地的出水受滇池水返混的影响比雨季的大，因此旱季1／3处和2／3处之间的浓度差小。湿地表层土壤（o～40cm）的pH值沿程升高，有机质沿程降低。

负荷对渗滤系统控制农业径流污染物的影响

为了考察负荷变化对渗滤系统拦截削减农业径流污染物性能的影响,在重庆市万州高峰镇鹿山河旁建立多级渗滤系统,开展了农业径流污染物净化效果的试验研究。结果显示,系统对污染物具有较好的去除效果,对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别为35%、73%、37%和54%。污染物出水浓度随进水负荷的升高而升高,具有明显的线性关系。单位面积污染物去除负荷与进水负荷近似服从对数关系,低进水负荷时系统运行稳定,高进水负荷时系统污染物去除负荷波动较大。随着渗滤系统级数的增加,污染物出水负荷和去除负荷沿程上均体现出逐渐降低的趋势。渗滤系统沿程污染物负荷的变化兼具滨岸缓冲带、植被过滤带和生物接触氧化池的特点。

人工湿地处理农业径流研究

为了处理农业径流的污染,采用水平潜流人工湿地对农业径流进行处理试验,以减轻河流污染。结果表明,进水流量2.5m3/天运行条件下,水平潜流人工湿地有较好的处理效果。潜流人工湿地CODcr,TN,NH4+-N,TP的平均去除率均分别达到49.65%,51.37%,56.24%和59.12%;潜流人工湿地系统的出水CODcr,TN,NH4+-N,TP平均含量分别达到Ⅱ类水质的含量,Ⅴ类水质的含量,Ⅱ类水质的含和Ⅳ类水质的含量。通过对人工湿地处理系统影响因素分析表明:进水流量的控制非常关键,适宜的进水流量处理效果最佳。

人工湿地处理农业径流中的阿特拉津研究

结合目前国内外的研究现状,介绍阿特拉津降解途径;重点分析了阿特拉津在人工湿地中通过光解反应、植物吸收和填料吸附并进一步生化降解的3种迁移转化过程;提出了有效控制扩散的设计参数并总结影响这一过程的主要因素.阿特拉津在人工湿地复杂环境下的迁移降解规律应为今后研究的重点.

潜流人工湿地基质因素对农业径流净化作用的研究

为了研究人工湿地基质在处理农业径流中的作用,对农业径流人工处理湿地中的基质展开研究。结果表明:人工湿地基质能够吸附水中一定的污染物质,成熟基质基质具有很强的污染物降解能力,对水中污染物的去除发挥重要作用。湿地基质对实验农业径流的COD、TN、TP和NH4+-N的去除率分别为41%,50%,49%和%52%。出水中CODcr、TN、TP、NH4+-N含量分别达到Ⅱ类水质的含量,Ⅴ类水质的含量,Ⅴ类水质的含量和Ⅲ类水质的含量。

人工湿地去除农业径流中农药的研究进展

包括农业径流在内的非点源污染被认为是地表水系中农业污染的主要污染源。结合国内外目前的研究现状介绍了当前农药污染的现状,重点归纳了农药在人工湿地中的去除以及迁移转化规律,总结了人工湿地去除农业径流中农药的影响因素。最后分析了目前研究中存在的问题并提出了未来的研究方向。

三级渗滤系统控制农业径流污染的试验

为明确渗滤系统在控制农业径流污染中的拦截削减性能,在重庆市万州高峰镇鹿山河旁建立三级渗滤系统,开展了农业径流污染净化效果的试验。结果显示,系统对SS、NH4+-N、TN和TP具有较好的去除效果,平均去除率可分别达到80%、78%、37%及48%。污染物浓度沿系统各级逐渐降低,TN、NH4+-N的去除率沿程逐渐趋缓,TP、SS去除率沿程没有明显减缓的趋势。系统第一级对氮的去除以颗粒态为主,第二、三级以溶解态为主;系统第一、二级对磷的去除以颗粒态为主,第三级对颗粒态磷与溶解态磷的去除比例相近。系统第一级对各污染物的去除效率最高,硝化作用较强;第二级TN、NH4+-N的去除率与第一级相比依然较高;第三级NH4+-N、TN、TP去除率较低,但SS的去除效率与第二级相当。

植被过滤带阻控农业径流污染特性与机制进展

植被过滤带作为一种防治农业面源污染的有效措施,在截留泥沙侵蚀、保护河道水质等方面效果显著。该文主要综述分析了国外中试实验(小区实验)研究过滤带截留农业径流污染物(沉积物、N、P营养物、农药等)的效能与机制及其有效运行的影响因素,介绍了污染物在过滤带中迁移转化的数学模型;探讨分析了小区实验与实际田间过滤带的差异;概述了国内过滤带的研究情况。结合目前过滤带的研究不足点以及国内研究现状提出了今后的重点研究方向。

不同施肥方式对农业径流中污染物的影响

本文选取一杨梅种植基地进行不同施肥方式对农业径流中污染物影响的研究,通过对研究区的径流进行监测,分析优化施肥模式和常规施肥模式下径流水中氮、磷的变化趋势。结果表明:优化施肥方式通过使用控释肥,有效控制了氮素释放速率,径流中氨氮和硝态氮浓度远低于原有施肥模式,分别降低17.4%~90.2%、17.8%~47.8%。优化施肥模式可以有效控制径流中总氮浓度,对减少总磷径流流失具有积极的作用,但效果不明显,降雨强度、降雨时间是决定总磷流失的关键因素。

潜流水平湿地对农业灌溉径流氮磷的去除

构建了潜流水平芦苇湿地,对农业灌溉径流(TN约为7mg/L,TP约为0.5mg/L)中氮磷进行了为期1年的去除研究.在水力停留时间(HRT)为2,4,6d时,TP和TN的去除率均大于87%和68%.湿地对TN、NH4+-N和TP的去除受HRT的影响较大(P<0.05),对PO43--P的去除受HRT的影响较小.在不同HRT情况下,NH4+-N、NO2--N、NO3--N和PO43--P的去除率均高于93%,出水浓度一般均小于0.04mg/L.且出水中的TP和TN主要为有机态,存在一个TP和TN背景浓度.TN去除率与负荷之间具有很好的相关性(R2=0.9968),但是TP去除率与负荷之间相关性较差(R2=0.5987).以HRT为2d计算,1m2的芦苇床处理该农业灌溉径流的能力为0.1m3/d,出水TN和TP浓度可控制在0.50mg/L和0.154mg/L以下.

利用人工湿地去除农业径流中农药的研究进展

人工湿地对农业径流污染物去除效果显著,已成为控制农业径流污染的有效措施.本文结合国内外研究,介绍了当前水体农药污染的现状;从物理、化学及生物角度阐述了人工湿地对农药的去除机理和关键过程;归纳总结了人工湿地对农药的去除效率,指出人工湿地对农药的去除效率随农药类型的不同而差异较大:农药的平均去除率,按农药用途分为杀虫剂>杀菌剂>除草剂,按农药化学结构分为拟除虫菊酯类>有机磷类>三唑类>酰胺类>三嗪类>脲类;综合考虑,潜流人工湿地在农药去除方面的效果优于表面流人工湿地.在此基础上分析了农药理化性质、人工湿地工艺类型及运行参数、进水中农药浓度、湿地植物等因素对农药在人工湿地中去除的影响.最后指出了当前研究中存在的问题,并提出了研究展望.

稻秸秆添加强化沉水植物湿地对农田径流中不同形态氮的去除效果

为提升稻田周边湿地对农田径流中不同形态氮的净化效率,有效拦截农田面源污染导致的氮磷流失,采用农业废物稻秸秆为有机碳源与沉水植物组合构建强化湿地系统,共设置不种植苦草且不添加稻秸秆(NS)、只种植苦草(VN)、只添加稻秸秆(SS)和种植苦草并添加稻秸秆(VS)4个处理,研究强化湿地对不同形态氮农田径流的净化效果与机制。结果表明:1)在处理以氨氮(NH_(4)^(+)-N)为主要氮形态的农田径流时,VN和VS对废水中TN和NH_(4)^(+)-N的去除率显著高于其他处理(P<0.05),表明种植苦草是提升湿地对NH_(4)^(+)-N农田径流净化效果的主要因素;2)处理以硝态氮(NO_(3)^(-)-N)为主要氮形态的农田径流时,SS和VS对废水中TN和NO_(3)^(-)-N的去除率显著高于其他处理(P<0.05),表明添加稻秸秆显著提升了湿地对NO_(3)^(-)-N农田径流的净化效果。3)湿地中只种植苦草时对NO_(3)^(-)-N去除效果不佳,只添加稻秸秆时对NH_(4)^(+)-N去除效果较差,种植苦草并添加稻秸秆对2种形态氮均有较好的去除效果,同时二者对磷的去除效果与只种植苦草的湿地无显著差异。因此,稻秸秆添加强化沉水植物湿地在拦截净化农田面源污染中具有推广应用的潜力。

关于黄土高原径流农业发展的思考

径流农业实质上是增强人工对自然降雨时空分布不均的调控能力 ,实现高效用水的系列化技术体系。目前黄土高原径流农业的主要类型是控制径流非目标输出、径流在时间和空间上向农田聚集。为了促进黄土高原跨世纪农业发展和生态环境建设 ,有必要深化对径流农业内涵的认识 ,分区位科学规划和规范化利用径流资源 ,把径流利用、粮食生产、结构调整、生态环境建设有机结合起来 ,以小流域为单元 。

变不利为有利 发展径流农业

本文分析了径流农业技术在西藏粮食生产中的作用和有利条件,提出了平整土地、维修渠道和耕地边埂、深耕或深松以增强接纳雨水和秋冬灌水的能力,及时耙耱保墒、镇压提墒;增施肥料,培肥地力;选用适宜的作物品种、适时播种、合理密植等。

人工湿地去除非点源重金属污染物的研究进展

近年来,非点源(NPS)污染已成为发达国家和发展中国家面临的全球性重大问题。由于各种人为活动产生的非点源污染,导致有机化合物(如药物化合物和农药)和无机养分(如Cu、Pb、Zn等重金属)过量排入到地表水和土壤中,从而改变水质和土壤环境,影响土壤和水生生态系统,破坏食物链和生态链网。因此有效减少非点源污染物负荷的方法或处理工艺越来越受到重视。采用模拟自然且环境友好的人工湿地(CWs)对非点源(NPS)污染进行生态修复近年来已在许多国家引起重视。但关于处理不同来源的非点源污染,特别是重金属污染的资料仍然没有得到充分的总结,所以本文重点介绍了人工湿地技术去除非点源重金属污染的最新进展,重点概述和回顾了非点源污染中重金属污染来源、迁移、转化及其生态毒理学效应。结果表明,人工湿地中的植物能通过各种可能的机制去除重金属污染物,其他因素(如微生物、基质)也起到了协同的作用。

农业水资源的利用与节水新技术

本世纪60年代以来,全球资源环境问题骤起,而尤以关系国计民生的水资源短缺和质量下降更引起国际社会的普遍关注,水资源已成为一个国家和地区可持续发展的稀缺性资源。这是因为在过去的50年内,人口增长和社会经济发展使世界淡水用量增加了4倍,水资源危机已波及到世界2/3的国家和地区,严重影响国民经济内部各产业的发展,尤以农业为甚,而且未来的水资源形势更加严峻。在我国,由国情决定了处于基础产业地位的农业。

低污染水的定义、水质净化与资源化利用

“低污染水”这一概念被提出后,即在洱海、星云湖、抚仙湖和太湖等湖泊的水污染防治中得以应用。近年来,关于低污染水的内涵不断得到丰富。本文综述了低污染水的定义与类型、发展脉络、在水体保护中的定位、处理技术和回用等。最后针对低污染水的特点对其处理技术和管理体系等进行了展望,为今后对低污染水的深入研究与资源化利用提供了总体思路。

燕辽低山丘陵区集流聚肥梯田优化设计及其效益分析

应用径流农业和水土保持综合治理的基本原理 ,遵循坡地降雨径流水量平衡及其运动变化规律 ,对代表燕辽低山丘陵区典型区域坡地聚肥梯田的优化设计模式进行了探讨 ,同时对其集流蓄水、土壤聚肥改良和增产效益进行了系统研究。