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农田退水是农业面源污染的主要来源,是导致地表水体污染的重要原因之一。除氮、磷等污染外,农药污染问题不容忽视。本文针对宜兴市莲花荡有机稻米示范基地农业面源污染问题,研究农田生态沟渠与潜流人工湿地组合系统对农田退水的处理效能,探讨COD、氮、磷,尤其是噻虫嗪、烯啶虫胺两种农药在组合系统中的去除规律与影响因素,确定组合系统的最佳参数。在此研究的基础上,开展了莲花荡有机稻米基地农业面源污染控制工程设计。考察了“生态沟渠+水平流人工湿地”和“生态沟渠+垂直流人工湿地”两组合系统对COD、NH4+-N、N03--N、TN和TP的去除效能。研究结果表明,“生态沟渠+垂直流人工湿地”系统对COD、NH4+-N、NO3--N、TN和TP的去除效能优于“生态沟渠+水平流人工湿地”系统,当HRT=2 d时,稳定后去除率分别可达76%、97%、92%、95%和88%。COD和N03--N在生态沟渠段得到较好去除,主要是由于沟渠内好养、厌氧条件共存,有利于COD的分解和有机氮的转化。生态沟渠段β-变形菌纲和厌氧绳菌纲丰度分别为1 1%和10%,另外芽孢杆菌科、硝化细菌科、红螺菌科、根瘤菌科等反硝化细菌占比均大于1%。NH4+-N、TN和TP主要在人工湿地内得到去除,主要是由于基质的吸附作用。农药的投加对常规污染物的去除并无显著影响。考察了水力停留时间(HRT)对噻虫嗉和烯啶虫胺去除效果的影响。结果表明,组合系统对农药的去除效率随HRT的增加而增大,当HRT分别为2 d、2.5 d、3 d时,噻虫嗪、烯啶虫胺的去除率分别为40%、43%、48%和93%、100%、100%。降低农药初始浓度(PIC),噻虫嗪的去除率有一定程度的升高。烯啶虫胺极易水解,HRT>2 d时,组合系统出水均未检测出该农药。噻虫嗪在本系统中的光解和水解作用并不明显,去除主要归因于植物吸收、微生物降解和基质吸附。系统运行初期空心砖层农药去除率较高,随着系统运行,土壤层+细沸石层和粗沸石层的去除效率明显增加,空心砖层的去除效率明显下降。基于研究结果,开展了江苏省宜兴市莲花荡有机稻米示范基地农田退水处理工程设计,工程服务农田面积为28960m2,设计处理量为482m3/d。具体工艺流程为:农田退水—生态沟渠—调蓄池—砾石床—蓄水模块—垂直流人工湿地。完成了各构筑物的具体设计,并进行了工程概算。项目预计总投资208.81万元。