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农业生产过程中农药的施用是自然界水体受农药污染的重要原因之一,其中有机磷类农药的危害更为突出。有机磷类农药具有强烈的生理毒性,其中的磷素还会导致水体的富营养化,严重威胁饮用水源的安全。自然界中存在微生物能够降解有机磷类农药,且人工湿地技术具有建设成本低,维护费用低,处理费用低,对磷、氮去除效果好等优点,因此,本研究将其作为治理农田甲胺磷废水的优势技术,从运行条件、降解机理、填料除磷特性等方面研究了人工湿地技术对甲胺磷废水的污染控制,并在此基础上提出优化工艺,实现对甲胺磷废水的彻底去除,主要结论如下:
试验系统地研究了水力停留时间、进水甲胺磷浓度、外加易降解营养物以及温度对去除效果的影响,结果表明,水力停留时间的增加能明显提高甲胺磷去除效果,但该因素受到占地面积等客观因素的制约;在一定浓度范围内,稳定运行的人工湿地系统对甲胺磷废水均有良好的去除效果;外加碳源在一定程度上抑制人工湿地对甲胺磷废水的去除;温度显著地影响人工湿地对甲胺磷的去除效果。
对微生物降解甲胺磷效果、人工湿地内甲胺磷浓度削减规律和人工湿地内磷、氮形式的变化规律做出研究,在此基础上探讨甲胺磷的降解机理,结果表明,单独添加碳源对甲胺磷降解的抑制作用跟碳源浓度正相关,单独添加氮源对甲胺磷降解的影响并不明显,在添加碳源的基础上添加氮源会对甲胺磷的降解起到一定的抑制作用。甲胺磷在人工湿地系统中的降解符合一级反应动力学。人工湿地系统中,甲胺磷被分步降解为磷酸根、氨氮、甲醇、硫代甲醇等物质,并被人工湿地系统吸收利用。
对炉渣、碎石和砂子的磷吸附能力进行了研究,结果表明,三种填料对磷的吸附能力依次为:砂子(碎石(炉渣。砂子对磷的吸附能力较弱,不宜作为人工湿地的填料。碎石对磷的吸附以化学吸附为主,被吸附的磷主要以Ca-P的形态存在,且碎石对水体pH的影响较小,是人工湿地的理想填料。炉渣对磷的吸附以化学吸附为主,被吸附的磷主要以难溶的Ca-P以及O-P形态存在。
在人工湿地去除甲胺磷和填料吸附磷的理论研究基础上,尝试采用组合工艺来实现磷的严格控制,研究“一级人工湿地十二级填料吸磷池”组合对甲胺磷和总磷的去除效果。结果表明,适当添加炉渣作为二级填料吸磷池的辅助填料,能够使出水的甲胺磷和总磷平均浓度达到0.07mg/L和0.36mg/L,平均去除率分别达到100%和96.94%,实现良好的总磷控制目标。