地下渗滤系统处理污水的效果及工程应用研究

【摘要】：为了寻求处理分散生活污水并且直接回灌地下水的有效方法,本文采用土柱模拟试验研究了不同污染负荷下SWIS处理污水的效果,以地下水环境质量标准及生活饮用水标准对土壤渗滤液的环境影响及系统的土地承载力进行了定量评价,并考察了深层添加草炭系统消纳污水的持效性,以及植物在SWIS中的作用,将优化参数在田间条件下应用,对土柱试验结果加以验证,以期为我国SWIS工程应用提供科学依据。主要结论如下：(1)土柱模拟试验中,污染负荷600 kg N ha-1 y-1处理的土壤渗滤液TN、NO3--N浓度显著低于污染负荷为1200 kg N ha-1 y-1处理。高、低污染负荷处理土壤渗滤液N03-N浓度达到地下水Ⅲ类标准(≤20 mg L-1)的比例分别为28.6%、96.6%,达到国际饮用水标准(≤10 mg L-1)的比例分别为3.6%、96.6%。(2)以土壤渗滤液N03--N全年平均浓度≤10 mg L-1为评价标准,则草坪-SWIS氮的土地承载力介于600 kg ha-1 y-1和1200 kg ha-1 y-1之间；以土壤渗滤液N03-N全年逐次浓度≤ 10 mg L-1为评价标准,则草坪-SWIS氮的土地承载力小于600 kg ha-1 y-1。(3)与深层不添加草炭的对照处理相比,深层添加草炭后第六年的SWIS土壤渗滤液TN、NH4+-N、NO3--N、TP和CODM。浓度,以及TN, TP和CODMn去除率、去除量均无显著变化。表明此时草炭对氮处理效果已不再起促进作用,在实际工程应用中应考虑定期更新草炭。(4)与裸地-SWIS相比,草坪-SWIS对TN、TP和CODMn去除率、去除量显著提高。在污染负荷为600 kg N ha-1 y-1的条件下,草屑去除氮、磷的贡献率分别为88.6%、79.8%。裸地-SWIS土壤渗滤液TN年平均浓度为53.7mg L-1,在第69d TN浓度出现骤升现象,前69 d和第69 d～270d系统对TN去除率分别为92.9%、-12.1%；草坪-SWIS土壤渗滤液TN年平均浓度为41.5 mg L-1,在第180 d TN浓度出现骤升现象,前180 d和第180 d～270 d系统对TN的去除率为99.7%、45.0%。(5)两年的试验研究中,SWIS对TP和CODMn有很好的去除效果。草坪-SWIS对TP和CODMn的去除率均在99.8%、95.6%以上,裸地-SWIS对TP和CODMn的去除率也高达99.2%、90.9%。(6)根据土柱模拟试验结果,确定中试SWIS的运行参数为：年污染负荷420 kg N ha-1 y-1, 600 kg N ha-1 y-1,在控制进水TN浓度为40 mg L-1的条件下,水力负荷分别为3.5 mm d"1、5 mmd-1。按照这些参数进行水力计算并完成中试工程设计与建造。(7)中试规模的田间SWIS第一年的试验结果表明,土壤渗滤液TN、NO3--N、NH4+-N、TP和CODMn浓度均随着污染负荷的增加而增加。以全年逐次土壤渗滤液N03--N浓度均达标为评价标准,施氮量200 kg N ha-1 y-1、污染负荷420 kg N ha-1 y-1处理的土壤渗滤液N03-N浓度均达到地下水Ⅱ类标准(≤5 mg L-1),污染负荷600 kg N ha-1 y-1处理达到国际饮用水标准(≤ 10 mgL-1)。 【关键词】：地下渗滤系统 污水 硝酸盐 土地承载力 土柱模拟 中试
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-23
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 地下渗滤系统的特点及去污机理9-12
• 1.3 地下渗滤系统的研究进展12-16
• 1.4 土地承载力的研究16-17
• 1.5 地下渗滤系统的应用现状及存在问题17-20
• 1.6 研究目标、内容和技术路线20-23
• 第二章 污染负荷对地下渗滤系统处理污水效果的影响23-44
• 2.1 材料与方法23-28
• 2.2 结果与分析28-38
• 2.3 讨论38-43
• 2.4 小结43-44
• 第三章 深层添加草炭的地下渗滤系统的持效性研究44-61
• 3.1 材料与方法44-46
• 3.2 结果与分析46-57
• 3.3 讨论57-60
• 3.4 小结60-61
• 第四章 草坪覆盖对地下渗滤系统处理污水效果的影响61-79
• 4.1 材料与方法61-62
• 4.2 结果与分析62-74
• 4.3 讨论74-78
• 4.4 小结78-79
• 第五章 地下渗滤系统中试试验研究的工程设计79-96
• 5.1 试验区位置79-80
• 5.2 设计原理80-82
• 5.3 方案布置82-83
• 5.4 水力计算83-86
• 5.5 工程设计86-89
• 5.6 环境监测89-92
• 5.7 工程量及效益分析92-93
• 5.8 工程管理与维护93-96
• 第六章 田间条件下地下渗滤系统处理污水的中试研究96-116
• 6.1 材料与方法96-98
• 6.2 结果与分析98-112
• 6.3 讨论112-115
• 6.4 小结115-116
• 第七章 综合讨论116-123
• 第八章 结论与展望123-125
• 8.1 主要结论123-124
• 8.2 本研究创新点124
• 8.3 展望124-125
• 参考文献125-136
• 致谢136-137
• 附录137-158
• 附录1 工程施工图137-150
• 附录2 草坪建植与养护照片150-152
• 附录3 草坪草生长情况照片152-154
• 附录4 地下渗滤系统处理前后水质变化154-156
• 附录5 田间地下渗滤系统各采样点土壤渗滤液收集情况156-158
• 作者简介158

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