农田暗管排水组合外包材料除氮效果试验研究-论文.pdf

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1、2013年10月，灌溉排水学报第32卷第5期Journa1ofIrrigationandDrainage⋯文章编号：1672—3317(2013)05—0084一O3农田暗管排水组合外包材料除氮效果试验研究王苏胜，周明耀(扬州大学水利学科与工程学院，江苏扬州225009)摘要：以麦秸秆和沸石为材料，分析了不同组合形式下暗管外包层的除氮能力。结果表明，沸石和麦秸秆2：1比例组合出水中稳定总氮质量浓度最低，去除率达到7O．6，比其他组合高1．7～14．6％；组合中沸石所占比例的增加可以提高外包层的氨氮去除能力，但沸石与麦秸

2、秆的组合对硝态氮的去除能力影响不大；各组合形式外包层出水中pH和电导率存在一定差异，溶解氧质量浓度随时问不断减少并趋于稳定，一定范围内pH的增加有利于反硝化作用。关键词：农田；暗管排水；外包料；组合；除氮中图分类号：$276文献标志码：Adoi：10．7631／i．issn．1672—3317．2013．05．020王苏胜，周明耀．农田暗管排水组合外包材料除氮效果试验研究[J]．灌溉排水学报，2013，32(5)：84—86．暗管排水工程改变了农田排水通道，有效减少农田氮素流失。暗管外包层对地下渗流中的氮素具有吸附作用

3、，同时可以为微生物群落提供更好的附着与生长条件，微生物的硝化与反硝化作用成为排水过程脱氮的主要途径H]。目前，关于农田暗管外包材料除氮效果的研究主要集中在人工湿地的基质材料方面[3]。人工湿地系统中，以沸石的脱氮效果最为显著。研究L4表明，组合基质人工湿地的脱氮效果较好。同时，有机质可以增强污染物的降解潜力[5]。为此，选取麦秸秆和沸石2种材料，评价不同组合形式下2种材料的除氮效果，为农田暗管排水工程外包层的设计提供科学依据。1材料与方法1．1试验材料试验材料为麦秸秆(有机材料)和沸石(元机材料)，其基本理化性质见表1

4、。试验装置采用2OOmmUPVC管制作，底部配有PVC排水暗管和阀门，暗管直径25mm，外包一层滤网。表1外包材料基本理化性质1．2试验方法由于无机材料对铵态氮吸附性较好，有机材料对硝态氮的去除能力更强嘲，故采用2种材料的组合。考虑到经济性和可行性，外包层厚度选取30cm，外包层上部覆盖5cm土壤。由于麦秸秆易腐烂分解，故将其放在上层，沸石放在下层，有利于外包层的反滤、防淤堵，同时麦秸秆释放的碳源流到沸石上也有利于氮素的去除。收稿日期：2013—05—09基金项目：江苏省自然科学基金重点项目(BK2010041)；水利

5、部公益性行业科研专项经费项目(201201005)；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXLX11—1014)作者简介：王苏胜(1985一)，男，江苏南京人。博士研究生，主要从事农业水土环境方向研究。E—mail：sushengwang@163．corn通讯作者：周明耀(1958一)，男，江苏阜宁人。教授，博士生导师，主要从事农田灌溉排水理论与技术方向研究。E—mail：myzhouyz@163．corn84试验设4种组合方式：处理1(沸石10cm+麦秸秆20cm分层铺设)、处理2(沸石20cm+麦秸秆10cm分层

6、铺设)、处理3(沸石15cm+麦秸秆15cm分层铺设)、处理4(沸石15cm与麦秸秆15cm混合后铺设)，并设全麦秸秆30cm(CK1)和全沸石3Ocm(CK2)作为对照。试验前，以一定量污水反复运行30d以上，达到挂膜的目的。供试溶液采用KN0。和NHC1配制，NO；-和Nil+质量浓度均为2Omg／L，采用连续供水，出水流量约0．5L／h，连续采样6h，采用纳氏试剂比色法测定出水中铵态氮，紫外分光光度法测定硝态氮，碱性过硫酸钾消解一紫外分光光度法测定总氮，雷磁多参数分析仪(DZS一706)测定pH、电导率和溶解氧。

7、2结果与分析不同处理下测试指标随时间的变化如表2所示。由表2可知，各处理下铵态氮质量浓度随着时间推移不断升高，出流5h后铵态氮质量浓度基本稳定，且在稳定状态下以沸石2Ocm+麦秸秆10cm分层组合处理和30cm全沸石处理下出流中铵态氮质量浓度最低，全麦秸秆组合处理下出流中铵态氮质量浓度最高。全麦秸秆组合处理下稳定铵态氮去除率为57．5％，1／3～1／2沸石比例稳定铵态氮去除率为72％左右，2／3比例和全沸石处理下稳定铵态氮去除率为83左右。可见，组合中沸石所占比例越大，铵态氮去除能力越强，这是因为沸石对铵态氮的吸附性能

8、力强，沸石比例越高，吸附的铵态氮越多。表2不同处理下测试指标随时问的变化测试项目处理1处理2处理3处理4CK1CK2测试项目处理1处理Z处理3处理4CK1CK21h3．773．274．754．814．602．861h7．397．257．427．497．227．52h3．973．414．895．115．683．O02h7．367．4