天津地区稻田排水沟渠氮磷排放特征及其吸附去除研究

作     者：郑晓通 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王晓玲;史龙新

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：稻田排水沟渠 氮磷 迁移规律 水质评价 吸附去除 

摘      要：近年来我国农业面源污染问题逐年加剧,稻田排水沟渠作为稻田氮磷流失的重要通道是农业面源污染扩散的重要途径。天津地区作为小站稻的发源地,水稻种植历史悠久,农业面源污染问题亦呈逐年加剧的态势,农业面源污染控制工作任重道远,因此掌握氮磷在稻田排水沟渠中的迁移转化规律以及对稻田排水沟渠排水水质进行准确客观的水质评价刻不容缓,并在此基础上提出一种由改性沸石和硅藻土复合而成的复合吸附剂,以期为该地农业面源污染控制提供理论支持。以海河流域天津市津南区小站镇的水稻耕作区的稻田排水沟渠作为研究对象,首先对水稻生长期内降雨和无降雨条件下稻田排水沟渠排水中氮磷浓度,以及氮磷在沟渠底泥-间隙水-上覆水中迁移转化规律进行跟踪监测分析;其次对沟渠排水运用基于模糊逻辑的水质标识指数评价方法进行综合评价,进一步掌握沟渠排水的氮磷污染状况;最后通过室内实验的方式从天然绿沸石、NaCl改性沸石、热改性沸石等三种沸石中筛选出一种吸附氮素效果好的吸附剂材料,同硅藻土复合得到一种同步吸附氮素磷素效果较好的复合吸附剂材料。结果表明:(1)稻田排水沟渠排水中TN(总氮)、TP(总磷)浓度随时间逐渐减小,并呈现沿沟渠水流方向亦呈现出略微减少的趋势,氮素主要以NH-N(氨氮)形式存在,而NO-N(硝氮)较少;(2)在无降雨条件下沟渠底泥在水稻生长前期吸附贮存氮磷,在水稻生长中后期通过底泥间隙水再次释放出氮磷;在水稻生长期内底泥间隙水的氮磷浓度明显高于上覆水的氮磷浓度,约为上覆水中氮磷浓度的3.1和6.5倍;(3)在降雨条件下沟渠底泥成为氮磷释放的源,底泥氮磷通过间隙水逐渐向上覆水迁移,并且NH-N是氮的主要迁移形态;上覆水中TN浓度约为PN(颗粒态TN)浓度的3.45倍,TP浓度约为PP(颗粒态TP)浓度的1.70倍,上覆水中氮磷流失以颗粒态为主;(4)由基于模糊逻辑的标识指数水质评价法可知,稻田排水沟渠排水综合水质多为Ⅴ类或者劣Ⅴ类远低于稻田排水的Ⅲ类水质要求,即稻田排水沟渠排水污染较为严重;(5)天然绿沸石、NaCl改性沸石、热改性沸石三种沸石对氮素饱和单位吸附量大小为热改性沸石NaCl改性沸石天然沸石;(6)将热改性沸石:硅藻土按照2:3进行混合的复合吸附剂去除氮磷效果较好,去除率分别为92.07%、84.61%。