论文总字数：28684字

摘 要

随着农村城市化的加速，农村道路硬质化现象加深，又因为农村路面雨水径流量增大而村民环保意识跟不上，雨水造成的面源污染较严重。鉴于此，本次任务希望设计一种农村屋后植草排水边沟，该设计着重考虑对初期雨水污染物质（氮磷）的净化，同时也要探究植草沟在干湿两种状态下的运行效果以及土壤层厚度和基质层厚度对于植草沟处理径流污染的效果的影响。沸石对氨氮和油类物质均有较好的处理效果，并可生物再生，能长期保持处理能力，粉煤球基质对磷有较好的吸附效果，所以选择沸石和粉煤球作为植草沟土壤层下部的基质垫层。

本课题采用实验室种植干湿两种植草沟的方式，对实际的道路径流雨水进行了处理实验，分析实验室植草沟对道路径流雨水的处理效果，以及实验室植草沟对总氮，总磷和氨氮的去除率；并且分析了干湿两种状态下植草沟的生长状态以及处理效果，为后续的实际工程提供理论依据。

研究结果表明，在水力停留时间能够满足的情况下，植草沟对于总氮的去除率可以达到33%，对于氨氮的去除率可以达到50%，对于总磷的去除率可以达到7%。在雨水冲刷比较强的状态下， 总氮的出水浓度和总磷的出水浓度都会升高。因此植草沟要达到理想运行效果时，需要达到一定的长度，建议最短长度为30m。植草沟下的土壤层和基质垫层的厚度的最小深度为30cm。

关键词：植草沟，农村面源污染，道路雨水径流，脱氮除磷

Performance of combined substrate layer grass swales on treating countryside road run-off water

Abstract：

Along with the accelerated procedure of urbanization, and the fact that there ere are more hard-surfacing roads in the rural area, non-point source pollution tends to happen more frequently under the present storm water frequency. To deal with this kind of problem, this paper is targeted on designing a road-side grass swales to deal with the earlier run-off and decrease the contaminant in it, majorly TN, TP and NH₄ -N. In the meantime, consider the effectiveness of grass swales which grows in wet or dry condition. And study the influence of solid depth and basement depth to the effectiveness of grass swales. According to the previous study, flyashed zeolite has good performance on decreasing TN, TP and NH₄ -N which can be biological reborn and sustain a long-term effectiveness. So this study choose flyash and zeolite particles to make combined substrate layer under grass swale to treat rural run-off.

In this paper, the performance of a wet grass swale and a dry grass swale, which are established in laboratory to treat storm run-off is tested. The real run-off water is used to test the effectiveness of combined substrate layer dry grass swales on treating run-off water. This paper also compares the difference of growing condition and effectiveness of wet and dry swales.

According to this paper, as the water residence time is long enough, the removal of TN can reach 33%, NH₄ -N 7% and TP 50%. Under some condition, when storm load is heavy, TN and TP could increase in the discharge water of swales. As a result, for optimal removal performance, grass swales should achieve at least 30m long and the total depth of substrate layer and solid should at least be 30cm.

Keywords: Grass swales, non-point source pollution，run-off storm water, removal of phosphorus, nitrate and nitrite

目录

摘 要 2

Abstract： 3

第一章 绪论 6

1.1引言 6

1.2农村面源污染现状 6

1.3植草沟技术及国内外研究进展 7

1.3.1植草沟的定义 7

1.3.2植草沟的分类 7

1.3.3植草沟技术的作用和污染去除机理 8

1.3.4影响植草沟处理效果的因素 9

1.3.5植草沟的设计参数 10

1.3.6植草沟技术的问题和发展前景 11

1.4研究内容 11

第二章 实验装置和方法 12

2.1实验材料和方法 12

2.1.1实验材料 12

2.1.2实验方法 14

2.2实验仪器和试剂 15

2.3实验方案 15

2.3.1植草沟装置布置 16

2.3.2植草沟内草种种植 18

2.3.3模拟植草沟内雨水径流 19

2.3.4植草沟运行方案 21

第三章 实验结果与分析 24

3.1短水力停留时间实验 24

3.1.1实验结果 24

3.1.2 实验结果分析 25

3.2长水力停留时间实验 27

3.2.2实验结果 27

3.2.2实验结果分析 28

3.3两组植草沟实验效果评价 30

3.3.1 实验结果对比 30

3.3.2实验结果对比分析 31

3.4干湿植草沟对比 33

3.4.1干湿植草沟生长形态对比 33

3.4.2植草沟运行效果简易对比 33

第四章 结论与建议 36

4.1 研究结论 36

4.2 存在问题和建议 37

致谢 38

参考文献 39

第一章 绪论

1.1引言

随着农村城市化的加速，农村道路硬质化现象加深，农村路面雨水径流量增大，加之村民环保意识相对薄弱，道路边沟角落常有垃圾或食物残渣，使得农村路面雨水径流面源污染日趋严重。本次项目所在地涧东村作为旅游型农村，农村房屋建设较现代和完善，村内道路均为水泥道路，屋后巷子内普遍存在道路雨水边沟，调查发现部分农户将厨房污水直接排入屋后边沟，容易对农村的河流水系造成污染。鉴于此，本次任务希望设计一种农村屋后植草排水边沟，该设计着重考虑对初期雨水污染物质（氮磷）的净化，同时也要探究植草沟在干湿两种状态下的运行效果以及土壤层厚度和基质层厚度对于植草沟处理径流污染的效果的影响。沸石对氨氮和油类物质均有较好的处理效果，并可生物再生，能长期保持处理能力，粉煤球基质对磷有较好的吸附效果，所以选择沸石和粉煤球作为植草沟土壤层下部的基质垫层。

1.2农村面源污染现状

近年来随着我国工业与城市化进程加快，以及农村污水治理薄弱的基础，出现了很多污水直接排放进入水体，导致水体富营养化等污染，2008年爆发的太湖蓝藻危机更是直接威胁到人们的饮用水安全。 而在污染源的控制中，点源污染往往能够得到比较好的控制，面源污染才是使得水体污染和富营养化的主要原因。面源污染根据发生区域不同可以分为农业面源污染、城市面源污染、矿山面源污染和大气沉降面源污染。其中农业面源污染和城市面源污染较为突出^[1]

造成农业面源污染主要包括农用化学品污染（化肥、农药等）、集约化养殖场污染、农村生活污水污染等方面。对于中国绝大多数流域，如太湖、滇池流域等，农田径流、畜禽场径流以及城乡结合部污水排放和了几堆放是造成面源污染的主要原因^[2]。 而在对太湖流域的农业面源污染现状的调研中发现，农业面源污染主要的影响因素有：化肥使用过量导致农田径流中N，P流失量增加，不同的土地利用方式产生的氮磷养分流失不同，并且面源污染具有季节性，在秋冬季地表径流中总氮的平均浓度高于春夏季^[3]。自2008年太湖蓝藻危机爆发以后，对于农业面源污染的控制已经迫在眉睫。

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