氮磷生態(tài)攔截技術在治理太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染中的應用_王忠敏

1、王忠敏，梅凱氮磷生態(tài)攔截技術在治理太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染中的應用［J］江蘇農(nóng)業(yè)科學，2012，40(8):336－339氮磷生態(tài)攔截技術在治理太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染中的應用王忠敏，梅凱(南京工業(yè)大學環(huán)境學院，江蘇南京210009)摘要:農(nóng)業(yè)面源污染是造成太湖水污染的重要原因之一，利用生態(tài)處理技術治理農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)作為一種經(jīng)濟有效的技術措施逐漸得到推廣應用。生態(tài)處理技術是充分利用水體生物系統(tǒng)去除污水中的氮磷等污染的技術。通過氮磷生態(tài)攔截技術

2、在鎮(zhèn)江某農(nóng)業(yè)示范園中的應用實例，介紹了太湖流域面源污染治理生態(tài)攔截工程的設計和建設，探討了該技術在治理太湖流域面源污染中的作用和效果，并對其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行分析。關鍵詞:氮磷攔截生態(tài)溝渠生態(tài)塘水生植物中圖分類號:X524文獻標志碼:A文章編號:1002－1302(2012)08－0336－03收稿日期:2012－01－04作者簡介:王忠敏(1983—)，男，安徽宣城人，碩士研究生，研究方向為水處理技術及其資源化。E－mail:2501

3、46518@qqcom。太湖及其流域的水環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)嚴重惡化趨勢，農(nóng)業(yè)面源污染是太湖流域水體環(huán)境惡化的主要原因之一，也是社會廣泛關注的熱點［1］。《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》和《江蘇省太湖流域水環(huán)境綜合治理實施方案》均明確將農(nóng)業(yè)面源污染治理納入到重點治理的項目和工程內(nèi)容中。農(nóng)田徑流氮磷生態(tài)攔截作為農(nóng)業(yè)面源污染治理的重要內(nèi)容之一，可有效攔截凈化農(nóng)田排水中的氮磷污染物質(zhì)，減小農(nóng)田流失氮磷進入水體的風險，并提高水體的自凈能力，對改善生態(tài)

4、環(huán)境、保護太湖流域水體具有重要意義。氮、磷流失生態(tài)攔截工程主要是采取“三清除”(清除垃圾、淤泥、雜草)和“三攔截”(攔截污水、泥沙、漂浮物)輔助措施，通過溝渠收集、攔截壩穩(wěn)水位充氧、生態(tài)塘攔截，坡種草、岸種柳、溝塘種植物，利用植物的根系吸附和吸收、水生生物的分解氧化、水生動物的吞噬等協(xié)同作用來攔截徑流水體中的氮、磷。該技術投資小、能耗低、運行費省、管理方便、適應性強［2－3］。筆者在總結(jié)太湖流域農(nóng)業(yè)面源徑流氮磷生態(tài)攔截工程實施現(xiàn)狀的基礎

5、上，結(jié)合了鎮(zhèn)江某農(nóng)業(yè)示范園生態(tài)攔截工程設計和實施中關注的問題，提出了推進生態(tài)攔截工程建設的建議［4］。1工程概況及工藝流程11工程概況鎮(zhèn)江市某農(nóng)業(yè)示范園核心區(qū)規(guī)劃建設面積334hm2，計劃總投資308億元人民幣，建成珍稀白茶園、特種奇果園、葡萄釀酒園、瓜蔬實驗園、石榴沙棗園、名貴竹林園、家禽養(yǎng)殖園，開辟生態(tài)觀光與鄉(xiāng)村旅游相結(jié)合的綠色休閑基地。園區(qū)內(nèi)水域面積廣闊，種植的植物種類較多，農(nóng)藥、化肥及生物有機肥料使用量較大，化肥的耕地施用量達到

6、5139kghm2，氮肥當季利用率長期徘徊在30%左右，耕地農(nóng)藥使用量達288kghm2。12工藝流程氮磷攔截工藝流程:排水匯集區(qū)→生態(tài)攔截溝渠→攔截壩→ET生化系統(tǒng)→往復式垂直流人工濕地→受納水體2主要構(gòu)筑物21生態(tài)攔截溝渠生態(tài)溝渠主要用于收集面源污染徑流，并對收集的徑流進行預處理。生態(tài)溝渠工程由工程部分和生物部分組成。生態(tài)溝渠應因地制宜，等高開溝，保證溝渠內(nèi)有一定的設計水深，使水流平緩，延長滯留時間，提高攔截效果［5］。為使生態(tài)攔截

7、渠內(nèi)水生植物具備基本的植生土，溝渠底施工采用素土夯實，并在其夯實層上方敷設150～200mm厚植生土。兼有灌溉的溝渠兩側(cè)壁采用生態(tài)磚堆砌護壁，其他采用階梯式側(cè)壁。溝渠底每隔一定距離設置攔水坎，使渠底起端水深＞100mm，以滿足作物區(qū)的植物生長用水。生態(tài)溝渠寬為1m，深為09～12m，渠內(nèi)種植一些吸附能力較強的水體植物，詳見圖1。22攔截壩攔截壩用于生態(tài)渠中，通常在溝體內(nèi)修建透水壩、攔截壩等輔助性工程，減緩水流速度，延長水停留時間，使流水

8、攜帶的顆粒物質(zhì)和養(yǎng)分等得以沉淀，使溝渠內(nèi)的植物及附著其根系的微生物對氮磷起到吸附與吸收的作用。一般30～50m設置一個攔截壩，壩的前后水位差采用100～150mm，采用寬度＞800mm的寬頂壩，過壩水流從壩頂滾落到下游(圖2)。攔截壩的高低同時決定著溝渠的水力停留時間?！?33—江蘇農(nóng)業(yè)科學2012年第40卷第8期吸附、吸收、生物分解等作用被除去，使水體具有強大的水體自凈能力(圖5)。往復式垂直流人工濕地共分為三級，利用水流的往復流動，

9、加強了水體的復氧作用，保證初春與冬季的攔截效果。25整體項目實施情況項目實施情況見表1。表1項目實施情況構(gòu)筑物項目項目實施內(nèi)容(實施總面積015hm2，實施水域面積2hm2)項目污染源有機肥，用量達到5139kghm2生態(tài)攔截溝渠主要參數(shù)生態(tài)攔截溝內(nèi)水深平均100cm，總的土方量15000m3，管渠100m，水力停留時間為48h，渠中流速為02～04ms生態(tài)攔截主渠施工長度600m，池寬為1m，池高為09～12m生態(tài)攔截支渠施工長度11

10、600m，寬為08m，高為09～12mET造流生化系統(tǒng)主要參數(shù)中心水深35m的鍋底塘，半徑在50m主要設備生態(tài)浮島濾床200m2，4臺潛水造流曝氣機種植植物挺水植物種植美人蕉、茭草、黃花鳶尾、香蒲浮水植物種睡蓮、菱沉水植物種植黑藻、金魚藻、竹眼子菜往復式垂直流濕地主要參數(shù)人造濕地分為3格，平均水深20m，濕地長為27m，寬為13m濕地分層底層:粗礫石30～50mm，厚度為200mm二層:給水塑料管(DN150)三層:粗礫石30～50mm

11、，厚度為600mm四層:土壤，厚度250mm五層:20～40mm含石灰石礫石，厚度150mm3植物的選配與栽種植物篩選目的在于增加生物多樣性，提高脫氮除磷的效果，適應本地環(huán)境，延長使用壽命［8］。要篩選根系發(fā)達、凈化效果好、耐寒、生長適應能力強、有經(jīng)濟價值與景觀效果、無休眠或短休眠期的植物。植物選擇耐污染能力強、景觀效果好的水生植物，如馬蹄蓮和美人蕉也可以選擇香蒲、燈芯草、紙莎草和蘆葦。本工程選擇美人蕉、黃花鳶尾、蘆葦為濕地主體植物。上

12、述植物在人工濕地中栽種時，由濕地邊緣到中心，植株逐漸增高，形成高低錯落的植物帶，并通過搭配風車草、香根草、紙莎草、千屈菜等植物，使其四季都能呈現(xiàn)一派郁郁蔥蔥、繁花似錦的景象［9］。淺水區(qū)及浮島植物精心選配，做到四季交替、自我演替，從景觀上做到三季有花，四季有綠，勃勃生機。4處理效果鎮(zhèn)江某農(nóng)業(yè)示范園氮磷攔截工程于2010年4月建成。經(jīng)過3個多月的運行調(diào)試和植物栽種后，現(xiàn)已正常運行1年多，各項出水水質(zhì)均達到設計要求，對農(nóng)田養(yǎng)分流失氮磷的平均

13、濃度消減率分別可達40%和50%以上。水體水質(zhì)也得到了明顯改善和提高。2011年3—4月進、出水平均水質(zhì)及處理效果見表2。5經(jīng)濟效益分析本項目實施后，種植各類水生植物從水中吸收氮432t、磷020t，經(jīng)過本處理系統(tǒng)可有效地改變排放水質(zhì)，大量消減污染物，減少對環(huán)境的危害，與傳統(tǒng)方法相比，投資較低。根表2進出水水質(zhì)及處理效果項目進水(mgL)出水(mgL)去除率(%)CODCr762405469總氮5331415總磷0603500NH3－N

14、0905445SS302153493據(jù)自2008年1月1日起施行的《江蘇省環(huán)境資源區(qū)域補償辦法(試行)》(蘇政發(fā)［2007］149號)，環(huán)境資源區(qū)域補償因子及補償標準暫定為:氨氮10萬元t總磷10萬元t。如按照補償辦法交納補償金，約合452萬元。6結(jié)語在鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村和生態(tài)農(nóng)業(yè)園建設氮、磷流失生態(tài)攔截工程可以有效地攔截農(nóng)田地表徑流中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)排入附近河體，減輕了太湖流域水體富營養(yǎng)化程度，并引導農(nóng)民科學施肥，實施生態(tài)農(nóng)業(yè)，在環(huán)境、社會、經(jīng)濟