生态沟渠处理农田氮磷污水的实验与模拟研究

发布时间：2021-06-23 20:38

　　近年来,农业非点源污染日益严重,对水体质量和生态系统产生重要威胁。沟渠系统中氮、磷的迁移转化是农业非点源污染控制和管理的关键。因此,探讨生态沟渠中氮、磷的迁移转化规律、分析生态沟渠脱氮除磷的显著影响因子,对有效控制和拦截农业氮、磷污染具有重要的理论和现实意义。在国内外研究的基础上,本文设计了一种阶梯式潜流透水坝生态沟渠,并依此搭建中试反应沟渠模型装置,通过植物筛选试验和填料筛选试验确定了沟渠中所需植物和填料。首先,对比分析了空白沟渠、植物沟渠以及带有潜流透水坝的填料生态沟渠对氮、磷污染物的截留效应;其次,通过动静态试验就生态沟渠在水生生物-水力协同下对农田排水中氮磷的截留去除机理进行研究,探讨不同进水浓度、进水流量和水位等环境因子对生态沟渠脱氮除磷的影响;然后,采用正交试验,以氮素的去除效果为考察指标,分析了生态沟渠进水氮素浓度、悬浮颗粒浓度、进水流量、水位4个影响因子对沟渠中氮素去除的影响,寻求沟渠除氮的显著影响因子及优选条件;最后,利用三维水质数学模型软件EFDC构建了实验室植物生态沟渠装置的计算模型,实现了动静态条件下氮、磷营养物质的输移模拟,并将模拟值与实测值进行对比,验证模型... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

生态沟渠处理农田氮磷污水的实验与模拟研究框图

沟渠加深部分面积比潜水坝基面积要大。图 2-1 潜流透水坝沟渠系统结构示意图图2-2 防渗砌块 图2-3 拦截板此种设计的优点在于：（1）防渗砌块通过凸块和凹槽的联结紧密排列于沟渠底部，有效防止渗漏，中间设置六边形孔种植植物可以有效拦截农田径流中的颗粒物，延长水力停留时间，增加污染物去除效率。（2）拦截板下方的小孔可控制水流，与潜流透水坝一起增加停留时间，拦截大颗粒物质，增加排水在潜流坝下部渗滤的水量。（3）坝体呈阶梯设置，利用落差进行跌水强化复氧，实现充氧过程的无能耗。（4）在设置潜流坝处，加大沟渠深度，可以减小潜流坝对小型农田排水沟渠的排水阻碍，兼顾减缓水速、延长水力停留时间，使流水携带的颗粒物质和养分等得以沉淀和去除。（5）沟渠底部铺设卵石、纤维等利于生物膜的形成与生长。坝体及砌块均填土层种植植物，构成植物-微生物系统提高了净水能力。2.1.2 沟渠模型装置很多工程问题中流体运动中的某些力常不发生作用或影响很小

拦截板

【参考文献】：
期刊论文
[1]双季晚稻田灌溉径流氮磷分布特征研究[J]. 陈成广,赵轻舟,胡保卫.  水利学报. 2013(02)
[2]3种湿地填料对水体中氮磷的吸附特性研究[J]. 王功,魏东洋,方晓航,李杰,许振成.  环境污染与防治. 2012(11)
[3]生态灌区农田排水沟塘湿地系统的构建和运行管理[J]. 何军,崔远来.  中国农村水利水电. 2012(06)
[4]农业非点源污染物在排水沟渠中的模拟与应用[J]. 李强坤,胡亚伟,李怀恩.  环境科学. 2011(05)
[5]土地要素部门间流动对农业环境的影响[J]. 谭淑豪,汪浩.  中国人口.资源与环境. 2011(03)
[6]生态拦截沟渠建设的几点体会[J]. 薛国红,高建峰,褚培春,陈雪民,穆美英,王雪萍.  上海农业科技. 2011(01)
[7]三江平原水田氮的侧渗输出研究[J]. 祝惠,阎百兴.  环境科学. 2011(01)
[8]不同基质和植物人工湿地净化效果试验[J]. 陈润,陈中祥,莫李娟.  水资源保护. 2010(04)
[9]农业非点源污染物在排水沟渠中的迁移转化研究进展[J]. 李强坤,胡亚伟,孙娟.  中国生态农业学报. 2010(01)
[10]4种人工湿地填料对磷的吸附特性分析[J]. 刘波,陈玉成,王莉玮,何娟,刘江国,梁勤爽.  环境工程学报. 2010(01)

博士论文
[1]农田排水沟渠对氮磷的去除效应及管理措施[D]. 张燕.中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所) 2013
[2]生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应研究[D]. 余红兵.湖南农业大学 2012
[3]内蒙古乌梁素海水质动态数值模拟研究[D]. 李兴.内蒙古农业大学 2009
[4]人工湿地除磷基质筛选及其吸附机理研究[D]. 赵桂瑜.同济大学 2007
[5]沟渠湿地对农业非点源污染物的截留和去除效应[D]. 姜翠玲.河海大学 2004

硕士论文
[1]基于EFDC的丹江口水库水环境数值模拟分析[D]. 段扬.中国地质大学（北京） 2014
[2]底泥对氮磷的吸附及投加微生物对底泥磷释放的影响[D]. 李程亮.华中农业大学 2011
[3]基于EFDC鄱阳湖水环境模型与不确定性研究[D]. 张庆合.广州大学 2011
[4]农田径流人工湿地处理中磷的去除研究[D]. 刘波.西南大学 2010



本文编号：3245617