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园林地渗滤系统处理农村养殖废水的研究
更新时间:2016-09-01 来源:《中国给水排水》 作者:段婧婧,耿晨光,闫秋艳,李汛,段增强

在葡萄园中建立了园林地渗滤系统来处理农村养殖废水。系统运行过程中,对SS、NH +4 - N、TN、TP 和COD 的平均去除率分别为86. 1%、78. 0%、78. 2%、94. 6%、76. 8%,除了出水NH +4 - N 浓度略高外,其他出水水质指标均达到了《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596—2001)的要求。园林地渗滤系统中所种植的葡萄品质指标与对照组相比没有明显变化;渗滤系统土壤中的NH +4 - N 和NO -3 - N 含量显著上升,其他指标没有明显变化。

目前我国畜禽养殖场多采用养—沼—灌的生态模式[1],但在农村很多建成的沼气池并没有投入使用,而成了养殖废水的贮存池。养殖废水未经充分处理就排放,不仅会浪费自身资源,而且会严重污染水体环境。当前养殖废水的处理技术主要包括传统的好氧与厌氧处理技术、人工湿地、快速渗滤处理技术等[2 ~ 4],应用园林地渗滤系统处理养殖废水的研究较少。笔者所在团队前期研究了葡萄园中施灌养殖废水对土壤微生物碳、氮与酶活性的影响[5],基于此,笔者主要考察了园林地渗滤系统对养殖废水的处理效果,以及对所种植葡萄品质与土壤性质的影响。

1 材料与方法

1. 1 研究区概况

试验区位于江苏省宜兴市天蓬奶牛场葡萄园生产基地,葡萄园占地约为6 000 m2,所种葡萄为6年树龄欧亚种夏黑。本试验中供试养殖废水来自该奶牛场产生的废水。

1. 2 渗滤系统构成

试验区占地为225 m2,内设3 个观测点,每个观测点分布4 根带陶土头PE 渗漏管,垂直埋深分别为40、60、80、120 cm。针对葡萄树对水分耐性不高、喜旱不喜涝的生理特性,本试验搭建了沼液园林地渗滤系统,如图1 所示。

布水系统为双排毛细管打孔灌溉,孔距为50cm,孔径为0. 8 mm。滴头设计滴速为4. 5 L /h。根据葡萄生长特性、试验区气象条件和土地接纳能力等计算系统的水力负荷,确定试验区养殖废水的灌溉情况如下:2011 年9 月29 日、10 月7 日、10 月12日、10 月21 日、11 月4 日、11 月22 日的灌溉量分别为33. 3、21. 9、33. 3、30. 9、22. 4、20. 2 mm;2012 年5月17 日、6 月1 日、7 月7 日的灌溉量分别为33. 3、23. 5、20. 0 mm。排水系统包括排水管、集水管和集水井。系统设计排水管埋深为0. 6 m,排水管和集水管均为HDPE 波纹排水管,管内径为100 mm,管外包一层土工膜,防止堵塞。排水管长为15 m,排水管方向垂直于集水管,集水管比降为1%,排水管出水经集水管收集到两侧的集水井。

1. 3 采样及测定方法

水样采集后在4 ℃冰箱中保存,采用国家标准方法分析。葡萄的维生素C、可溶性糖分、硝态氮和有机酸含量参照文献[6]测定。土壤的理化指标参照文献[7]进行测定。数据采用OriginPro 8.0 和SPSS 17.0 统计软件进行分析。处理组和对照组之间采用独立样本t 检验进行比较。

2 结果与讨论

2. 1 系统运行情况

在该处理系统中,由于调节池中的高度缺氧环境,渗滤系统进水中的硝态氮浓度非常低,氨氮占总氮的比例为87. 4%。废水灌到土壤后,硝化和反硝化过程是去除氮的主要途径。系统运行过程中氨氮浓度的变化如图2(a) 所示,可以看出,系统对氨氮的去除效果较好,由于2012 年进水氨氮浓度有所下降,出水浓度也有所降低,去除率得到了进一步提高。废水施加过程中,磷素可被吸附到土壤基质粘土矿物表面,吸附机理依赖于土壤性质、废水离子强度以及水力负荷率。系统运行过程中TP 浓度的变化见图2(b),可以看出,出水TP 浓度较低,对TP 的去除率在73. 6% ~ 94. 8%之间,去除效果明显。

版权、出处:《中国给水排水》

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