利用DRAINMOD模型进行污水土地处理系统的仿真研究

摘要

污水土地处理是一种利用土壤-植物-微生物陆地生态系统来净化污染物的污水处理方法，是一种经济有效的污水资源化途径。本论文针对西安地区水资源紧缺，水环境污染严重的现实问题，参照当地污水灌溉制度的经验值，采用田间水管理模型DRAINMOD对西安地区污水土地处理系统的污水处理能力进行了仿真研究，并利用溶质运移理论对DRAINMOD模型仅从水力角度研究污水土地处理的水力负荷加以补充，对不同排水条件下的出流浓度进行了预测。主要研究成果如下： 1.不同排水条件下土地处理系统的污水处理能力不同。排水间距较小时，地 面排水条件对系统能够处理的污水量影响不大，但随着排水间距的增大，地面排水条件的改善可提高系统处理能力。在相同的地面排水条件下，污灌量随排水沟/管间距的增加而减少，当排水沟间距增加到一定值时，系统可处理污水量基本上不受排水间距的影响。 2.少灌勤灌的灌溉制度能够提高系统处理能力。对于不同灌溉制度的模拟分 析结果表明，采用少灌勤灌的灌溉制度能够更频繁的满足污灌前对土壤空隙的要求，提高系统的污水处理能力。 3.污水土地处理系统的年处理能力受制于年降水量分配。为了提供一个满足 于污水灌溉的不饱和区域，地下水位应当降低到某一特定深度。对地下水位与污灌量关系的研究表明，在湿润年，虽然排水量大，但湿润的田间环境使地下水位维持在较高水平，不能满足污水灌溉对地下水位的要求，污水处理量较小，干旱年则正好相反。 4.对DRAINMOD模型输入参数的敏感性分析表明，导水率以及不透水层深度变化对污灌量的影响最为明显，因此，在进行模型参数选取时应慎重考虑。 5．分析了溶质在人工排水条件下流场中的运移时间以及污染物在土壤中的降 解过程。在20、100和500m间距情况下，当灌溉污水中硝态氮浓度为40mg/l时，DRAINMOD模拟的排水中氮的平均浓度分别为3.5、2和1.2mg/l，造成浓度递减趋势的主要原因是灌溉量的减少。