人工湿地在农业面源污染控制中的应用研究_刘文祥

收稿日期:1996-03-26*/八五0国家科技攻关项目成果(85-908-02-01)人工湿地在农业面源污染控制中的应用研究*刘文祥(中国环境科学研究院,北京100012)摘要由漂浮植物池、沉水植物池、挺水植物池以及草滤带组成的人工湿地,对氮、磷、泥沙以及有机物有较好的吸收、吸附以及物理沉降作用,可以控制农田径流污染,具有工艺简洁,运行管理方便,生态环境效益显著,投资少等优点,是控制农业面源污染的实用工程技术。关键词人工湿地农业面源污染控制应用农业面源是湖泊水源地的主要污染源之一。由于农药化肥大量使用和土地耕作强度大,引起土壤流失和氮、磷等营养物质流失,这些污染物主要以面源形式进入湖泊,促进了湖泊富营养化和泥沙淤积,加重了湖泊污染。湖泊农业面源污染已引起国际上广泛关注,但由于其复杂的发生机制导致治理难度增大和治理费用提高,至今还没有建立高效低费用成熟的治理技术。在/八五0攻关课题/滇池防护带农田径流污染控制工程技术研究0中,首次引进处理城市生活污水的人工湿地工程技术处理农田径流废水,取得了十分满意的社会环境效益,为我国和发展中国家控制农业面源污染提供了具有参考价值的技术方法。1湿地工艺流程根据滇池流域农业面源污染特征和湖泊湿地生态系统结构[1],人工湿地工程采用如图1所示工艺流程,既实现湿地进出水均匀控制,又保证污染物在湿地系统中沉降和吸附吸收,提高了污染物净化效果。图1人工湿地工艺流程2湿地工程平面结构研究中利用1257m2低洼弃耕地改造成人工湿表1人工湿地设计结果表项目参数总面积(m2)1257(4119m@30m)进水渠宽016m,设计水深017m飘浮植物池宽3m,设计水深017m挺水植物池宽16m,设计水深017m沉水植物池宽m,设计水深112m出水池宽016m,设计水深017m草滤带宽10m,设计水深0105m总蓄水量(m3)4501408有效面积(m2)114616设计排水滞留时间(d)1~5地,控制径流面积为0118km2[2,3],人工湿地平面结构见图2,湿地设计结果见表1。图2人工湿地总平面结构图第10卷第4期1997年7月环境科学研究ResearchofEnvironmentalSciencesVol.10,No.4July1997DOI：10.13198/j.res.1997.04.18.liuwx.0043湿地生态系统311设计原则人工湿地生态系统中种类选择遵循以下原则:a1在滇池地区有较好适应性,以选择本地(滇池)现有或原有生物种类为主;b1选择对N,P等营养性污染物具有较强去除能力的生物种;c1选择在滇池地区具有广泛用途或经济价值较高的生物种类。312选择程序及方法a1滇池沿岸地区水生生物群落结构调查分析;b1水生生物去除N,P等污染物能力调查;c1滇池地区水生生物开发利用现状调查;d1水生生物优化比较;e1确定生物种类。313湿地生态系统根据调研分析[4~8],人工湿地生态系统中生物种类确定如下:飘浮植物)))小叶浮萍。小叶浮萍在滇池地区具有较强生长适宜性,在许多池塘均能发现。小叶浮萍有利用价值,如用于养殖业。浮萍对N,P等污染物具有较强的除能力。挺水植物)))芦苇。芦苇是国内去除污染物能力研究较多的挺水植物,去除N,P能力较强,芦苇除本身吸收N,P外,芦苇根部造成的湿生环境,对污染物吸收和吸附作用很大。也可种植同样有较好净化效果的水芹、慈菇等经济植物。沉水植物)))菹草。沉水植物对N,P具有较好吸收作用,同时增加了湿地容积,增加了滞留时间,提高了湿地承载负荷。也可种植莲藕、菱角等经济植物。草滤带)))天然草种。以野生自然草种形成草滤带。4湿地净化效果分析根据14个月运行监测,人工湿地对径流污染物净化效果分析如下:411TN净化作用人工湿地进出水TN浓度及去除率见表2,可以看出:湿地系统对TN平均去除率为3515%,变化幅度较大,为-2813%~9115%。湿地对TN去除率与湿地运行状况有关,1995年工程较完善,生物系统生长良好,TN去除率较高,1994年工程不完善,TN去除率变化较大。夏季去除率高于冬季,湿地工程对暴雨径流有较强净化能力。从1995年开始,工程处于良好运行状态,湿地生态系统不断完善,湿地对TN去除率大于30%,平均去除率在60%左右。表2人工湿地对TN去除能力项目1994-06-061994-08-161994-08-231994-08-301994-09-061994-09-091994-10-101994-11-241995-05-251995-07-041995-07-191995-08-15进水(mg/L)3916311494137319541492136213521058108517561118196出水(mg/L)1417111641179210431872168