第24卷第2期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)Vol.24 No.2_42008年2月Transactions of the CSAEFeb. 2008污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)試驗(yàn)及模擬仿真研究程先軍',許迪'，高占義'，孟國霞”，胡焱(1.中國水利水電科學(xué)研究院水利研究所，北京10044; 2. 山西省水利水電科學(xué)研究院，太原030002)摘要:為解決大面積不加控制的污水灌溉和未經(jīng)處理的污水自由排放造成的地表水體污染問題，提出了由作物生長季節(jié)污水灌溉、低溫季節(jié)污水儲(chǔ)水入滲和地下水管理3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)。對(duì)污水灌溉子系統(tǒng)污染物去除效果和污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)冬季工作狀況進(jìn)行了試驗(yàn)研究,利用MODFLOW模型對(duì)地下水管理子系統(tǒng)運(yùn)行效果進(jìn)行了模擬，探討了污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)的運(yùn)行性能及其對(duì)地下水的影響。結(jié)果表明:在作物生長季節(jié)內(nèi)，污水灌溉子系統(tǒng)可有效提高系統(tǒng)水力負(fù)荷、污染物去除效果良好、對(duì)地下水水質(zhì)無顯著影響;在無作物生長的冬季，污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)可保持冰層下污水持續(xù)入滲，確保低溫下污水土地處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行:通過采用適當(dāng)?shù)牡叵滤芾碚{(diào)控措施，可避免高定額污水灌溉和儲(chǔ)水入滲對(duì)地下水產(chǎn)生的潛在不利影響，達(dá)到地下水管理子系統(tǒng)控制范圍內(nèi)地下水水量平衡。關(guān)鍵詞:污水灌溉;土地處理;排水;污染物;地下水中圖分類號(hào): S273.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1002 6819(2008) -2-0046-06程先軍，許迪，高占義，等.污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)試驗(yàn)及模擬仿真研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008, 24(2): 46-51Cheng Xianjum, Xu Di, Gao Zhanyi, et al. Trial and simulation of a pilot system combining wastewater land treatment with cropirigation [I]. Transactions of the CSAE, 2008, 24(2); 46- 51.(in Chinese with English abstract)情況下，污水灌溉還有利于改善土壤質(zhì)地9.10。近年來，0引言污水灌溉可能對(duì)土壤和地下水造成的污染問題以及污染污水灌溉實(shí)踐已有很長歷史”。通過污水灌溉系統(tǒng)開物在農(nóng)產(chǎn)品中的積累問題越來越受到人們的重視。可能發(fā)利用污水資源，既可在-定程度上緩解灌溉用水緊張?jiān)斐蛇@種污染的主耍污染物包括兩類。其一是重金屬。的局面，又可借助土壤過濾吸附、微生物降解以及作物Yediler 等人、Witter. Smith 等人以及Rao等人都對(duì)此進(jìn)吸收利用等物理、化學(xué)和生物過程，達(dá)到去污、節(jié)肥增行了研究11-4。一般認(rèn)為，要避免這類污染可制定有關(guān)標(biāo)效、減輕水環(huán)境污染的目的23)。準(zhǔn)，限制用于灌溉的污水的品質(zhì)。而作為污水主要成分在發(fā)達(dá)國家城市化進(jìn)程加快的19世紀(jì)中后期，將污的另- -類污染物--氮、 磷等營養(yǎng)物和某些有機(jī)物則不水灌溉作為污水處理和處置的手段，是人們對(duì)其最早的同，它們是土壤- -植物系統(tǒng)中植物生長需的養(yǎng)分，也是認(rèn)識(shí)和應(yīng)用41。20世紀(jì)，隨著細(xì)菌和其他微生物方面知將污水資源用于農(nóng)業(yè)灌溉的重要原因之一。識(shí)的獲得，發(fā)達(dá)國家相繼制定了嚴(yán)格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，污水在污水處理(處置)方面，土地系統(tǒng)對(duì)氮、磷等營灌溉的發(fā)展受到了限制。1986 年，世界銀行進(jìn)行了污水養(yǎng)物的良好去除效果是這類系統(tǒng)的重要優(yōu)點(diǎn)。而水力負(fù)灌溉的流行病學(xué)評(píng)估),建立了污水灌溉的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)的概荷小、低溫季節(jié)不能運(yùn)行是制約傳統(tǒng)污水灌溉系統(tǒng)在污念，污水灌溉進(jìn)入了新的發(fā)展階段。Shuval 曾對(duì)污水灌水處理中應(yīng)用的主要因素[I5, 16。為此，通過在傳統(tǒng)污水溉的健康風(fēng)險(xiǎn)和相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了總結(jié)問。目前，污灌溉系統(tǒng)中設(shè)置水平排水的方式對(duì)其性能進(jìn)行改進(jìn)，可水灌溉的發(fā)展趨勢是把污水資源的灌溉利用和通過土地使系統(tǒng)的水力負(fù)荷提高2~3倍，并在保持較佳污染物去系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn)行處理(處置)相結(jié)合。除效果的同時(shí)，達(dá)到維持作物產(chǎn)量的目的17,18。同時(shí)，在污水資源灌溉利用方面，諸多研究成果均表明，改進(jìn)系統(tǒng)的可運(yùn)行的時(shí)間也較傳統(tǒng)土地處理系統(tǒng)有較大污水灌溉有利于農(nóng)作物產(chǎn)量的提高(7,8。主要原因是污水延長。然而，利用水平排水提高污水灌溉系統(tǒng)水力負(fù)荷中的營養(yǎng)物質(zhì)為作物生長提供了充足的養(yǎng)分，且在很多的做法要求在土層剖面中存在弱透水層或具有較高的地下水位中國煤化工收稿日期: 2006-09-19 修訂日期: 207-1124上游永定河流域，目基金項(xiàng)目:“十五"國家重大科技專項(xiàng)(863計(jì)劃) (002A2Z4061)前城鎮(zhèn)MYHCNMHCF灌溉，在非灌酒季作者簡介:程先軍(1964-),男，山東人，教授級(jí)高級(jí)工程師。研究方向節(jié)則直接排入永定河支流的洋河，對(duì)官廳水庫水質(zhì)狀況為農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)村供水中的水質(zhì)問題。北京中國水利水電科學(xué)研究院。構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為此，若能解決污水土地處理系統(tǒng)在低10044. Email: cheng xj@iwhr com第2期程先軍等:污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)試驗(yàn)及模擬仿真研究7溫季節(jié)的運(yùn)行問題，則利用污水灌溉與污水土地處理系污水集中在半填半挖式儲(chǔ)水池(長27 m、寬12 m、深統(tǒng)對(duì)城鎮(zhèn)生活污水進(jìn)行處理和再利用將可成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)1.5 m)內(nèi)，對(duì)該池采用土工膜襯砌邊坡防滲，池底與下可行的污水處理措施。本文結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件，構(gòu)建了部原狀土壤相連，通過對(duì)污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)的適當(dāng)管由污水灌溉子系統(tǒng)、污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)和地下水管理理，保持池內(nèi)冰層下的污水持續(xù)入滲。為避免污水灌溉子系統(tǒng)組成的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)，對(duì)污水灌子系統(tǒng)和污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)運(yùn)行過程中大定額污水灌溉子系統(tǒng)在灌溉期間的去污效果和污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)溉和連續(xù)入滲可能對(duì)周邊地區(qū)地下水造成的不利影響，在冬季的工作狀況開展了試驗(yàn)研究，對(duì)地下水管理子系利用地下水管理子系統(tǒng)，借助豎井排水方式，對(duì)地下水統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行了模擬，對(duì)污水灌溉與污水土地處理系位 進(jìn)行周期性調(diào)控，同時(shí)為作物生長提供適宜的環(huán)境。統(tǒng)的運(yùn)行性能及其對(duì)地下水的影響進(jìn)行了探討。2.2 運(yùn)行管理建立的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)試區(qū)占地面積1試區(qū)概況1 hm'.其中污水灌溉子系統(tǒng)從2005年玉米生育期(5月試區(qū)位于山西省陽高縣城附近，地處洋河支流白登8日~10月12日)內(nèi)的6月3日開始運(yùn)行，污灌周期河北岸沖積平原階地，地勢平坦，土質(zhì)以沙壤土為主，15 d左右，共灌水9次，各次污灌的水量和原污水中的透水性較強(qiáng)，地下水埋深為6~10m.該區(qū)屬大陸性半千主要污染物成分見表1.污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)于2005年早季風(fēng)氣候，年均降水量350 mm,主要出現(xiàn)在夏季，作12月11日至2006年1月30日運(yùn)行,每日早8:00定時(shí)物生長季節(jié)與降雨期同步。農(nóng)作物為一年一熟，以玉米向池中補(bǔ)充污水，使水位復(fù)原，記錄日補(bǔ)水量和冰層厚(5~10月)為主。當(dāng)?shù)囟練夂蚝洌?年來的最低度等。氣溫為- 27.5C，且低溫持續(xù)時(shí)間較長。表1污灌水量和原污水的主要污染物成分2系統(tǒng)構(gòu)成與運(yùn)行管理方式Table 1 Wastewater imigation amounts and main pollutantscontents of original wastewater2.1系統(tǒng)構(gòu)成污灌日期灌水量 NO;-N NH4N N n構(gòu)建(的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)由污水灌溉子次數(shù)/年-月-日/mm /mg*Ll /mg*L' /mg*L' /mg*L'系統(tǒng)、污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)和地下水管理子系統(tǒng)構(gòu)成(圖05-06-0373.30.044.845.2 3.81).在作物生長季節(jié)內(nèi)，為了提高污水灌溉子系統(tǒng)的水05-06-18151.12.1.0力負(fù)荷，通過豎井排水對(duì)土壤水分狀況進(jìn)行調(diào)控，按照05-07-03156.0.126.430.4.6設(shè)定的污灌制度，采用地面漫灌方式利用污水進(jìn)行灌溉，05-07-18153.86.628.0.705-08-04165.230.831.2達(dá)到污水土地處理的目的。在冬季土壤凍結(jié)期，將生活05-08-190.503.52.405-09-02155.10.440.043.8污水灌藏子系統(tǒng)污水儲(chǔ)水入滲子系繞05-09-14153.77.1592.705-10-02152.70.0.761.02.6.|污水灌灑騰發(fā)灌溉回用抽水抽↓↑↑I2.3試驗(yàn)觀測試區(qū)內(nèi)設(shè)置了3個(gè)觀測點(diǎn)，均埋設(shè)土壤含水率傳感器、負(fù)壓計(jì)和土壤水溶液提取器。土壤含水率傳感器和負(fù)壓計(jì)埋設(shè)深度為5、15、 30、 60和100 cm,土壤水溶液取樣器埋設(shè)深度為120 cm,所有傳感器均與自動(dòng)數(shù)據(jù)wwwww出出采集系統(tǒng)連接。根據(jù)實(shí)時(shí)觀測的土壤含水率與負(fù)壓數(shù)據(jù)，確定各層入滲冬季入治土壤水分特征曲線。每次灌水后第3d,將采集的3個(gè)土壤水溶液混合后分別采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光H出排水井Wwwww度法、納氏試劑比色法、酚二磺酸分光光度計(jì)法和鉬酸十流入地下水管理子系統(tǒng)流出銨分” 中國煤化工?？ǖ狽H4*-N、 硝態(tài)氮.NO3(試驗(yàn)前后，在3個(gè)取樣點(diǎn)TYHCNMHGo0、100和145cm)的圍1污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)土樣，混合后利用碳酸氫鈉提取- -鉬銻抗比色法測定土Fig 1 Wastewater irigation and wastewater壤有效磷P.作物收獲后，測定玉米產(chǎn)量。land treatment system48農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2008年3污水灌溉 子系統(tǒng)運(yùn)行效果評(píng)價(jià)3.2總磷和土壤含磷量灌溉原污水的總磷濃度在2~4 mg/L 之間變化(圖3.1總氮、 銨態(tài)氮和硝態(tài)氮如圖2所示，灌溉原污水的總氮濃度在30~60 mg/L4)，而1.2 m處土壤水溶液中的總磷濃度卻穩(wěn)定在之間變化，而1.2 m處的土壤水溶液總氮濃度約為100.1 mg/L以下，滿足水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，總磷去除率達(dá)到97%，mg/L,達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[9中有關(guān)II類水域污水灌溉子系統(tǒng)具有理想的總磷去除效果。地表水質(zhì)的相應(yīng)限值，總氮去除率為77%，污水灌溉子十灌溉污水系統(tǒng)具有較好的總氮去除效果。.....排水圖3a顯示的結(jié)果表明，灌溉原污水的銨態(tài)氮濃度在25~60 mg/L之間變化，而1.2 m處土壤水溶液中的銨態(tài)氮濃度卻非常低，達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，銨態(tài)氮去除率為9%。由于銨態(tài)氮易被土壤吸附，并隨后發(fā)生硝0246810化或被作物吸收，故污水灌溉子系統(tǒng)具有理想的銨態(tài)氮去除效果。從圖3b可以看出，盡管灌溉原污水中的硝態(tài)圖4灌溉污水和排水中總磷的濃度氮濃度較低，但受硝化作用影響，進(jìn)入土壤的銨態(tài)氮易Fig. 4 Concentration of total phosphorus被硝化為硝態(tài)氮,故1.2 m處土壤水溶液中的硝態(tài)氮濃度in wastewater and drainage相對(duì)較高，在7~10 mg/L范圍之間變化。硝態(tài)氮在通過土壤剖面的下滲過程中，仍有-部分會(huì)通過反硝化作用從圖5顯示的試驗(yàn)前后土壤剖面有效磷含量分布變以氣態(tài)氦的形式從系統(tǒng)逸出?；癄顩r可知，除作物根層范圍的土壤含磷量略有增加外，根區(qū)下部土壤含磷量有所減少，試驗(yàn)前后土壤剖面的含70甘遭溉污水...排水，6磷:量無明顯變化。，50出440p/mg.L-231◎-.-.0..0.0.0--0-一-試驗(yàn)前污灌次敷8---試驗(yàn)后圍2灌溉原污 水和排水中的總氮濃度10Fig.2 Concentration of total nitrogen in wastewater and drainage12146016'so管40圖5土壤剖面有 效磷的分布: 30Fig. 5 Distribution of available phosphorus in soil profle菱20一N一濡溉污水..0..排水3.3地下水水質(zhì)2表2給出污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)運(yùn)行前后地潘矗次數(shù)下水水質(zhì)的變化情況。與污灌前(2005-04-30) 當(dāng)?shù)氐叵耡. NHI-N水水質(zhì)指標(biāo)相比,污水灌溉子系統(tǒng)運(yùn)行后期(2005-10-06)以及污水灌溉與污水土地處理試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束后，觀測的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)變化很小，表明污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)的運(yùn)行對(duì)當(dāng)?shù)氐牡叵滤|(zhì)沒有造成明顯影一. -灕溉污水....排水響。3.4中國煤化工間較正常情況遲后潘溉次數(shù)12 d.YHCNMHG以看出，污灌試區(qū)內(nèi)b.NOS,N的玉米籽粒產(chǎn)量和單位面積作物株數(shù)比對(duì)照區(qū)約減少困3灌溉污水和排水中的銨態(tài)氦和硝態(tài)氦濃度13%，單位面積籽粒產(chǎn)量略有減少。因此，雖然為提高污Fig.3 Concentration of ammonium nitrogenand nitrite nitrogen in wastewater and drainage水灌溉子系統(tǒng)的水力負(fù)荷，采用的污灌定額是正常灌溉第2期程先軍等:污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)試驗(yàn)及模擬仿真研究49定額的4倍，但其對(duì)作物產(chǎn)量并未造成較大影響。.90表2試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行前后地下水水質(zhì)變化80Table 2 Changes of groundwater quality before and after自6operation of the trial system地下水水質(zhì)指標(biāo)8期30年月日ECH BODsNH'N TN NO,N2(/uS●cm'/mg●L/mg'L' /mg.L' /mng'L:'102005-0430 152732.80.119.809.602005-106 154193.90.1212-11 12-18 12-25 01-01 01-08 01-15 01-22200604-10 1709.0.3.0.139.899.62日期/月-日0.10圍7儲(chǔ)水池中逐日 補(bǔ)水量的變化過程Fig, 7 Cbanges of Volume of daily supplementarywater capacity in the infiltration pond表3污灌試區(qū)與對(duì)照區(qū)玉米產(chǎn) 量比較Table 3 Comparison of crop yields between the wastewateririgation plot and control plot5地下水管理 子系統(tǒng)運(yùn)行模擬仿真項(xiàng)目污濮試區(qū)對(duì)照區(qū)在污水灌溉子系統(tǒng)和污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)運(yùn)行過程播種日期/年月-日2005-05-082005-04-262中，如何避免高定額污灌水量和儲(chǔ)水入滲量對(duì)當(dāng)?shù)氐叵率斋@日期年-月日2005-10-12水位可能產(chǎn)生的不利影響是需加以考慮的問題。為此,干物質(zhì)產(chǎn)量/t . hm220.63利用MODFLOW模型0)對(duì)地下水管理子系統(tǒng)的運(yùn)行效籽粒產(chǎn)量. hm29.640.7210.940.22果進(jìn)行模擬仿真。利用MODFLOW模型對(duì)當(dāng)?shù)卮蠖~污單位面積株數(shù)/株. hm24650952487單株穗數(shù)/穗.株'1灌對(duì)地下水位變化影響的初步試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)單穡粒數(shù)/?！袼?642645證后，確定采用的土壤飽和水力傳導(dǎo)度為4.17m/d、給水千粒重/g22.57322.17度為0.262.此外，模擬仿真中使用的氣象資料來自縣氣象站，基于實(shí)測數(shù)據(jù)利用VG模型確定土壤水分特征曲線4污水儲(chǔ)水入滲 子系統(tǒng)運(yùn)行效果評(píng)價(jià)參數(shù)[2",地面高程參數(shù)來自衛(wèi)星遙感提供的數(shù)據(jù).2005 ~ 2006年冬季期間的日最低氣溫變化過程和污5.1模擬仿真方案地下水管理子系統(tǒng)控制面積154 hm'?(圖 8中梯形面水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)儲(chǔ)水池中的冰層厚度變化過程如圖6積,內(nèi)含污水灌溉子系統(tǒng)和污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)控制面所示。試驗(yàn)初期，池中冰層厚度逐漸增加，達(dá)到30 cm積28 hm2 (圖8中長方形面積)。在地下水管理子系統(tǒng)控后則趨于穩(wěn)定，故當(dāng)池中水深高于30 cm時(shí)，可保證池制范圍內(nèi)設(shè)置4處地下水位觀測點(diǎn)(圖8中編號(hào)1-4),其內(nèi)冰層下的污水持續(xù)下滲。.中1和2號(hào)觀測點(diǎn)位于污水灌溉子系統(tǒng)和污水儲(chǔ)水入滲-2535子系統(tǒng)上游，3和4號(hào)觀測點(diǎn)位于下游。模擬區(qū)域面積為3000 mX3000 m(圖8中網(wǎng)格范圍)，土層厚度10m,地層分為3層，網(wǎng)格100 mX 100 m.出-10日最低氣溫→冰層群度12-11 12-21 12-31. 01-10 01-208期/月-日?qǐng)D6日最低氣溫和儲(chǔ)水池中 冰層厚度的變化Fig. 6 Changes of daily minimum temperatureand thickness of ice in the infltration pond中國煤化工由圖7顯示的逐日補(bǔ)水量數(shù)據(jù)表明，土壤入滲穩(wěn)定MHCNMHG后的日均入滲量為55 m',折合水深170 mm,這表明在當(dāng)?shù)刈詈涞亩?，通過蓄水入滲方式仍可實(shí)現(xiàn)污水儲(chǔ)圖8模擬區(qū)城示意圖水入滲子系統(tǒng)的正常運(yùn)行。Fig.8 Sketch map of the simulation area50農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2008年將污水灌溉子系統(tǒng)和污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)劃分為14井開始工作后，水位隨之持續(xù)下降。當(dāng)玉米生長季節(jié)結(jié)個(gè)田塊。從2005年5月1日起，污水灌溉子系統(tǒng)開始運(yùn)束且污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)投入運(yùn)行后，在啟動(dòng)1口排水行，污灌周期14d,將來自陽高縣城的日污水排放量井的條件下，所有觀測點(diǎn)處的地下水位開始緩慢回升并2000 m'依次施加到每個(gè)田塊,同時(shí)啟動(dòng)4口排水井(圖8趨于相對(duì)穩(wěn)定。圖10表明，采用適當(dāng)?shù)呢Q井排水工程與中陰影部分)，以單井180 m'/d 的流量持續(xù)排水到10月運(yùn)行管理措施，可實(shí)現(xiàn)地下水管理子系統(tǒng)控制面積范圍12日作物收獲期。此后，污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)投入運(yùn)行。內(nèi)的地下水水量平衡，避免高定額污水灌溉和儲(chǔ)水入滲期間，開啟1口排水井以350 m'd的流量持續(xù)排水，直對(duì)當(dāng)?shù)氐叵滤划a(chǎn)生的潛在不利影響。至2006年4月底。6結(jié)論5.2模擬結(jié)果分析圖9和圖10分別給出模擬的各觀測點(diǎn)地下水位變化1)污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)試驗(yàn)及模擬仿真研過程以及污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)影響下區(qū)域地下究結(jié)果表明，在當(dāng)?shù)刈魑锷L季節(jié)內(nèi)，利用傳統(tǒng)的污灌水水量平衡狀況。從圖9可知，在污水灌溉子系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)與豎井排水相結(jié)合構(gòu)成的污水灌溉子系統(tǒng)，可達(dá)到初期，受高定額污灌水量影響，位于污水灌溉子系統(tǒng)和有效提高系統(tǒng)水力負(fù)荷、取得良好污水處理效果、對(duì)地污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)上游1號(hào)和2號(hào)觀測點(diǎn)的地下水位下水水質(zhì)不產(chǎn)生負(fù)面影響的目的明顯上升，但隨著4口排水井投入運(yùn)行，地下水位呈逐2)在無作物生長的低溫季節(jié)，污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)漸回落趨勢，而位于該系統(tǒng)下游3號(hào)和4號(hào)觀測點(diǎn)的地可保持冰層下的污水持續(xù)入滲，確保低溫條件下污水土下水位并未受高定額污灌水量的影響而拾高，且當(dāng)排水地處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行;通過采取適當(dāng)?shù)牡叵滤芾碚{(diào)控措施，可避免高定額污灌水量和儲(chǔ)水入滲對(duì)當(dāng)?shù)氐叵绿鞌?shù)/d水產(chǎn)生的潛在不利影響，達(dá)到地下水管理子系統(tǒng)控制范)” 901802703606.8圍內(nèi)的地下水水量平衡。7.本文得到的研究結(jié)果僅僅是初步的，對(duì)污水灌溉子728系統(tǒng)中的作物選擇、污水灌溉對(duì)作物品質(zhì)的影響、低溫季節(jié)污水儲(chǔ)水入滲子系統(tǒng)的去污效果等還有待開展進(jìn)一827.6步的試驗(yàn)研究，對(duì)地下水管理子系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果尚需在實(shí)踐中做進(jìn)一步檢驗(yàn)與完善。需要特別指出的是,a.1#b.2#本文的研究是針對(duì)研究區(qū)域的具體情況進(jìn)行的。當(dāng)污水天數(shù)/d來源和品質(zhì)不同，特別是污水中含有重金屬或其他不適0 90180 270 360合灌溉利用的污染物時(shí)，這種模式是否適用尚需試驗(yàn)研究.8.67.8長8[參考文獻(xiàn)][1] Wolman A. Public bealth aspects of land utilization of8.09.0 Iwastewater efluents and sludges [0 Joumal of the Waterc.3#d.4#Pollution Control Federation, 1977, 49: 2211-2218.圍9仿真模擬的各觀測點(diǎn)地下水位變化[2] Al-Salem Saqer S. Environmental considerations forFig. 9 Changes of groundwater table at the observationwastewater reuse in agriculure[]. Water Science andpoints of simulationTechnology, 1996, 33(10/11); 345- -353.4500[3]高拯民， 李憲法，等.城市污水土地處理利用設(shè)計(jì)手冊3500流出水量[M.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1991.[4] Metcalf Eddy. Wastewater engineering: treatment，disposalE 2500and Reuse [M]. New York: McGraw -Hill Inc, 1991 .1500[5] Sbuval HI Adin A, Fattal B, et al. Wastcwater irigation in500developing countries: health effects and technical solutions-500~ 612180 240300360nk，Washington DC,中國煤化工[6] StC N M H Gndards for wastewater圖10受污水灌溉與污水土地處理系 統(tǒng)影響下的reuse In agncurnure: DIsIonCal perspectives []. Water Science區(qū)城地下水水量平衡and Technology, 1991, 23: 2073 - 2080.Fig. 10 Groundwater balance for the surrounding area infuenced。[切] Campbell W F, Miller R w, Reynolds J H, et al. Alfalfa,by wastewater imigation and wastewater land treatment systemsweet corm and wheat responses to long-term application of第2期程先軍等:污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)試驗(yàn)及模擬仿真研究5municipal wastewater to cropland[J]. Joumal of Environmen-Environ Healh, 1993, 35: 132 - 138.tal Quality, 1983,2: 243- -249.[15] Bontoux J G Courtois. Wastewater reuse for imigation in[8] De Boer J, Linstedt K D. Advances in water reuse applicationFrance [D]. Water Science and Technology, 1996, 33(10-11);:[D]. Water Res, 1985,19: 1455- 1461.45- 49.[9] Mathan K K. Studies on the infuence of long- term municipal[16] 孫鐵珩,李憲法.城市污水自然生態(tài)處理與資源化利用技sewage-effluent irrigation on soil physical properties 刃術(shù)M]、北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.Bioresource Tecbnology, 1994,48(3): 275- 276.[17]程先軍，高占義, Jayawardane N s.與作 物灌溉相結(jié)合[10] Gupta AP, Narwal R P, Antil R S. Sewer water composition的高效、持續(xù)性污水處理與再利用技術(shù)[I].中國農(nóng)村水利and its effect on soil properties (0. Bioresource Technology,水電，2000, (10):. 21-23.1998, 65(1/2): 171-173.[11] Yediler A P, Grill T Sun, Ketrup A. Fate of heavy metals in a[18] Cheng Xianjun, Cao Zhanyi, Jayawardane N, et al. FILTERtechnology: integrated wastewater irigation and treatment, aland treatment system irigated with municipal wastewater [J]Chemosphere, 1994, 28(2); 373-381.way of water scarcity aleviation, pollution elimination andhealth risk prevention [0. Water Resources Joumal, 2003,[12] Witer E. Towards zero accumulation of heavy metals in(12): 78-86.soils: an imperative or a fad? []. Fertilizer Research, 1996,[19]中國環(huán)境科學(xué)研究院. GB 3838-2002,地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)43(1/3); 225-233.準(zhǔn)[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002[13] Smith CJ, Hopmans P, Cook F J. Accumulation ofC, Pb, Cu,i, Zn and Cd in soil fllowing imigation with treated urban[20] Chiang W H, Kinzelbach W. Processing MODFLOW: asimulation system for modeling groundwater Flow andefluent in Australia 0 Environmental pollution, 1996,94(3): 317-323.pollution[R]. 1998.[14] Rao A V, Jain B L, Gupta 1 C. Impact of textile industrial[21] Van Genuchten M Th. A closed form equation for predictingthe hydraulic conductivity of unsaturated soils [] Soil Scieffluents on agricultural land - Case study [J. Indian JSoc AmJ, 1985,44: 105 - 110.Trial and simulation of a pilot system combining wastewater landtreatment with crop irrigationCheng Xianjun 1, Xu Di', Gao Zhanyi, Meng Guoxia?, Hu Yan2(1. China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Bejing 00044, China;2. Shanxi Institute of Water Resources and Hydropower Research, Taiyuan 030002, China)Abstract: To solve the problems of uncontrolled large scale wastewater irigation and direct discharge of wastewaterinto surface water bodies, a system of wastewater irigation and wastewater land treatment was contrusted, which wascomposed of wastewater imigation during crop growth stage, wastewater storage and infilration during the winter andgroundwater management. The experiments of pollutant removal and wastewater storage and infiltration in the winterwere conducted. A model based on MODFLOW was used to simulate the operation effect of groundwater managementand to analyze the effects of operation property of wastewater irigation and wastewater land teatment system on thegroundwater. The results show that the bydraulic load of wastewater irigation system is increased, pollutant removaleffect is better and the groundwater quality is not influenced by system during the crop growth stage. Wastewater storageand infltration during the winter could keep continuous infilration of wastewater below the ice to ensure the operationof the system at lower temperation. By measures of groundwater management, potential adverse impact of wastewaterirrigation and land treatment on the groundwater can be avoided to r中國煤化工for the sub-system ofgroundwater management.YHCNMHGKey words: wastewater irigation; land treatment; drainage, pollutan; groumawater