多级人工湿地-塘组合处理鄱阳湖区农业径流机理及工艺优化

受农业径流污染影响，鄱阳湖水体正缓慢向富营养化发展，环境质量不断恶化。开展鄱阳湖区域农业径流污染控制技术研究，对于加强鄱阳湖区域环境保护，促进地区经济社会全面协调可持续发展具有重要意义。国内外研究成果表明，人工湿地-塘组合系统处理农业径流具有投资少，处理效果好，出水水质稳定等特点。本课题将系统地开展多级人工湿地-塘组合处理鄱阳湖区域农业径流的机理及工艺优化研究。研究组合工艺设施配置和运行工况的优化，形成优化配置方案和运行参数，充分发挥人工湿地和塘两者的优势，提高系统耐冲击负荷能力、出水水质和污染物去除效率，尤其是脱氮除磷效率；探讨系统水力负荷、污染负荷等与污水净化效果之间的耦合关系，评价各个处理单元对污染物去除的作用和贡献，系统中氮、磷元素的迁移转化规律及机理，建立计算模型；对系统进行环境效益、经济效益和社会效益评价，为鄱阳湖区域农业径流污染控制提供技术依据，并为其它湖滨提供示范。

鄱阳湖区受农业径流污染影响，水体氮磷污染日益严重。开展其污染规律及控制技术研究，对于改善区域环境具有重要意义。本项目通过现场监测，数值分析，构建多级人工湿地-塘组合工艺，沉水植物优选，水力试验，模型拟合等方法，对污染水体氮磷污染去除工艺，效果及机理进行了研究。成果如下：.1 农业径流的迁移规律及非点源污染负荷估算.进行了鄱阳湖地区农业非点源污染物质产生特征和迁移规律的监测和试验研究，建立了农业非点源产污氮、磷迁移模型。运用模型对氮、磷的污染负荷量进行数值分析；并针对污染状况，提出了构建多级人工湿地和氧化塘降解农业污染是经济适用的技术。.2 沉水植物塘净化效果分析.研究表明：江西地区有多种沉水植物具有良好的输氧能力，对氮磷降解效果好，且抗负荷能力强，其中，粉绿狐尾藻等抗寒能力显著。.3 两级人工湿地-塘组合系统去除污染水体氮磷分析.考察了多因素对系统除污效果的影响。正交脱氮试验表明，水力负荷对去除率的影响极其显著，碳氮比、预曝气强度和塘深对去除率影响显著；水力负荷变化规律试验表明，人工湿地对氮磷去除效果与水力负荷呈负相关性；水力负荷对稳定塘降解氮磷影响较小；与传统的单一的人工湿地或塘污水处理工艺相比，组合系统去除氮磷效果好，表现出良好的抗负荷能力，出水水质稳定。.4 多级人工湿地-塘组合系统去除污染水体氮磷分析.研究了多因素对多级人工湿地-塘组合系统除氮磷效果的影响，运用正交试验研究了各因素对去除COD、氮磷的影响程度，确定了最佳工艺工况。.研究了水力学负荷对COD、氮磷降解效果的影响规律。COD的去除率随着水力停留时间的增加而快速增加，当水力停留时间达到5天后去除率的增长趋于平缓。TP、 TN和NH4+-N的去除效果随着水力停留时间的增加而增加；当水力停留时间达到5天之后，TN和NH4+-N的降解出现下降趋势。系统中水流呈推流式水动力学特征；从拟合的相关系数来看，污染物降解可以采用一级反应动力学模型拟合。.研究了系统在一年内的除污能力以及季节的影响。试验表明，系统在一年内对COD和氮磷的去除效果均比传统人工湿地高，季节变化对COD及磷的影响较小，而对氮的降解则有较大影响。.在理论研究和试验分析的基础上，总结和评价了系统中各单元的作用及贡献，论述了主要污染物的降解过程，揭示了系统去除氮磷的机理。