以城市污水为水源和肥源修复荒漠化土壤中试研究

发布时间：2020-04-19 09:16

【摘要】：为了同步实现城市污水的净化和荒漠化土壤的修复,本研究以荒漠化土壤(沙土)作为人工湿地基质,分析了在不同运行条件下湿地对净化污水和修复荒漠化土壤的效果。探讨了以城市污水为水源和肥源,利用人工湿地同步净化污水和修复荒漠化土壤的可行性。试验系统位于西安市某污水厂内,共由8块潜流/表面流人工湿地组成,基质深度为0.1m和0.6m,所种植的植物为高羊茅、黑麦草、狗牙根、芦苇和香蒲。湿地进水为该污水厂初沉池出水,各湿地单元均独立进水,系统运行时间为两年。主要研究内容包括:(1)人工湿地出水中有机质、总氮和总磷去除效果及去除率分析;(2)人工湿地在不同条件(植物种类、水力负荷、运行方式、基质深度、季节变化)下,荒漠化土壤理化性质的变化情况分析;(3)荒漠化土壤养分富集速率分析。研究结果表明:1)在系统运行两年间,各湿地出水COD Cr多可达一级标准,且在水力停留时间更长的条件下,表面流湿地对COD Cr的去除效果好于潜流湿地。两年间0.1m潜流湿地出水TN多可达一级A标准,而第一年0.1 m潜流湿地出水TP则多可达一级A标准,0.1m潜流湿地对TN、TP的去除效果好于0.6m表面流湿地。各0.1m湿地对COD Cr、TN和TP的去除效果均无显著差异(P0.05),表明植物种类对出水水质无显著影响。2)经过近两年的修复,荒漠化土壤中有机质、全氮、碱解氮、全磷和有效磷相比于原沙均有极显著增加(P0.01)。表明利用该方法可将污水中营养物质快速富集到人工湿地基质中即荒漠化土壤中。3)荒漠化土壤结构得到明显的改善。土壤容重极显著降低(P0.01),而孔隙率也极显著升高(P0.01)。最终土壤容重和孔隙率趋于稳定。更有利于植物的生长,且随着孔隙率的升高,可以减少湿地基质的堵塞,使其稳定运行。4)修复两年后,土壤p H变化范围为7.5~8.5,为弱碱性土壤,土壤pH相比于原沙无显著变化(P0.05)。电导率相比于原沙有极显著增加(P0.01),所修复的土壤暂未发生盐渍化。5)修复第一年,0.6m潜流湿地各养分指标含量与0.1m潜流湿地相比均无显著性差异(P0.05),由此可知基质深度对荒漠化土壤养分富集无影响。而修复第二年,0.6m表面流湿地基质养分含量除有效磷外均显著高于0.1m潜流湿地(P0.05),故表面流湿地相比于潜流湿地更有利于荒漠化土壤的修复。6)修复第一年,各0.1m潜流湿地基质各养分指标均无显著差异(P0.05),表明植物种类对荒漠化土壤的养分富集无影响。修复第二年,0.1m潜流湿地在不同水力负荷下运行,而各0.1m潜流湿地基质各养分指标也均无显著差异(P0.05),表明水力负荷对0.1m湿地基质养分富集无显著影响。7)研究期内,各湿地基质pH、容重和孔隙率之间均无显著差异(P0.05),表明基质深度、植物种类、水力负荷和运行方式对这三个指标均无影响。8)荒漠化土壤中有机质、全氮、碱解氮及全磷有着相似的变化规律,均在春季(2~4月)有所下降。有效磷在夏秋季(7~9月)出现明显下降,春季则会升高。土壤pH在春、夏、秋三个季节呈下降趋势,而冬季则有所上升。9)修复两年后,湿地基质各养分指标均能较好的满足线性方程且为增函数。由线性方程可知除有效磷外表面流湿地的养分富集速率均高于潜流湿地。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S156;X703

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本文编号：2633188