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农村生活污水土壤渗滤过程中氮素运移试验研究

作　者: 郭振苗
导　师: 刘翔
学　校: 清华大学
专　业: 环境工程
关键词: 农村生活污水无序排放土壤渗滤氮元素运移
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

氮元素是污水特别是农村生活污水中较为重要的污染物，也是污水处理中主要去除物之一。开展对农村生活污水中氮素在土壤渗滤过程中迁移规律研究，具有重要的现实意义和环境意义。本文采用一级和二级处理污水作为待处理污水，通过土柱模型试验，模拟研究了农村生活污水在无序排放和无植物生长条件下，氮素在土壤渗滤过程中的渗透、淋溶、转化等特征。在试验中，对一级和二级处理污水处理各设置了3个土柱，每隔7天灌水一次，定时对土柱中不同深度土层及排水中的三种形式氮元素浓度进行检测，并对得到的数据进行统计、分析、处理，进而从中找出氮元素在土壤渗滤过程中的运移和转化特征。通过试验研究，本文主要获得了以下结论：（1）不论一级处理污水还是二级处理污水，在无序排放条件下，由于土壤的吸附和硝化作用，使得土柱上层土壤中（从土柱上端计10cm深度以内）铵氮浓度随着土壤深度的增加而呈现明显降低的趋势。在土柱上层土壤以下，铵氮浓度基本较小。因此，不论使用一级处理污水，还是二级处理污水，铵氮不容易产生深层淋溶，但是长期积累仍存在着对浅层地下水污染的风险。（2）对于硝酸盐氮和总氮来说，可分为两个阶段：①当土柱底部未出现排水前，试验初期在土柱中、上层土壤中（从土柱上端计70cm深度以上），硝酸盐氮和总氮的浓度呈现先增加、后下降的变化趋势；随着灌水次数和灌水量的增加，土柱中、上层土壤中硝酸盐氮和总氮浓度则呈现出持续增加的趋势，同时土柱下层土壤中（从土柱上端计70-100cm深度内）硝酸盐氮和总氮浓度也呈现出明显增加的趋势。②当土柱底部出现排水后，随着试验的开展，增加污水灌入次数与污水量，使得排水中氮元素浓度增加。土柱中、上层土壤中硝酸盐氮和总氮浓度仍呈现出持续弱增长的趋势。由于排水中排出的硝酸盐氮和总氮实际上应该是积累和淋溶到100cm及以下深度的土壤中，所以随着排水次数的增加，土柱下层土壤中硝酸盐氮和总氮浓度则呈现出明显持续下降的变化趋势。（3）土壤对污水中的氮元素有一定的吸附和转化作用，对污水中的氮污染物有一定的去除作用。如果长期、大量、无序随意排放未经处理的污水，即使土壤对污水中的污染物有一定的去除作用，但长期积累造成浅层地下水污染的潜在风险较大。二级处理污水中的污染物浓度小于一级处理污水，造成地下水污染的几率较小。因此，建议对生活污水进行处理达到排放标准后再排放。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-15
  1.1 研究背景与意义  8-9
  1.2 国内外研究概况  9-14
    1.2.1 污水土地处理的发展历程  9-10
    1.2.2 生活污水排放对土壤物理化学性质的影响  10-11
    1.2.3 生活污水排放对水体的影响  11-12
    1.2.4 污水土地处理中氮素在土壤中迁移规律的研究  12-14
  1.3 本文研究内容  14-15
第二章试验方案与分析方法  15-20
  2.1 试验方案设计与试验装置  15-17
    2.1.1 试验方案设计  15-16
    2.1.2 试验装置  16-17
  2.2 试验过程与观测方法  17-19
  2.3 分析测试方法  19
  2.4 本章小结  19-20
第三章污水无序排放条件下土壤中氮素的迁移特征  20-87
  3.1 一级处理污水无序排放条件下土壤中氮素的迁移和渗透  20-51
    3.1.1 铵氮（NH_4~+-N）在土壤中的迁移特性  20-30
    3.1.2 硝酸盐氮（NO_3~--N）在土壤中的迁移特性  30-41
    3.1.3 总氮（TN ）在土壤中迁移特性  41-51
  3.2 二级处理污水无序排水条件下土壤中氮素迁移和渗透  51-83
    3.2.1 铵氮（NH_4~+-N）在土壤中迁移特性  51-62
    3.2.2 硝酸盐氮（NO_3~--N）在土壤中迁移特性  62-73
    3.2.3 总氮（TN）在土壤中迁移特性  73-83
  3.3 污水无序排放条件下氮素迁移和转化作用分析  83-86
    3.3.1 土壤中氮素迁移和转化的概述  83-84
    3.3.2 铵氮迁移特征及原因分析  84-85
    3.3.3 硝酸盐氮迁移特征及原因分析  85
    3.3.4 总氮迁移特征及原因分析  85-86
  3.4 本章小结  86-87
第四章污水无序排放条件下氮素累积和淋溶特性分析  87-100
  4.1 一级处理污水无序排放条件下土壤中氮素累积与淋溶  87-92
    4.1.1 铵氮（NH_4~+-N）累积与淋溶  87-88
    4.1.2 硝酸盐氮（NO_3~--N）的累积与淋溶  88-90
    4.1.3 总氮（TN）的累积与淋溶  90-92
  4.2 二级处理污水无序排放条件下土壤中氮素的累积与淋溶  92-96
    4.2.1 铵氮（NH_4~+-N）的累积与淋溶  92-93
    4.2.2 硝酸盐氮（NO_3~--N）的累积与淋溶  93-94
    4.2.3 总氮（TN）的累积与淋溶  94-96
  4.3 污水无序排放条件下土壤中氮素平衡分析  96-98
    4.3.1 土壤各层氮素累积与平衡分析  96-97
    4.3.2 土地处理系统中氮素平衡与去除效果分析  97-98
  4.4 本章小结  98-100
第五章结论与建议  100-102
  5.1 主要结论  100-101
  5.2 建议  101-102
参考文献  102-105
致谢  105-107
个人简历  107

农村生活污水土壤渗滤过程中氮素运移试验研究

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