畜禽养殖场地下水氮素污染修复研究

摘要

我国畜禽养殖场周边地下水环境氮素污染状况不断恶化，但氮素污染修复技术相对落后，亟需对畜禽养殖场周边地下水环境氮素污染状况进行详细勘察并开展相关修复技术的研究工作。本研究以受浙江莱养殖场养殖废水污染的地下水为研究对象，研究适合我国南方养殖场地下水氮素污染的修复技术，取得的主要研究结果如下:
　　(1)场地土壤成分以粘土为主，渗透性极差，含水层渗透系数不足2cm/d，地下水埋深不足1m，地下水埋深较浅和土壤通气性较差不利于氨氮向硝态氮的转化;地下水受氨氮污染极为严重，氨氮浓度最高区域可达500mg/L，而硝态氮污染相对较轻，整体上地下水环境中硝态氮含量不足10mg/L;由于修复的地下水属潜水层，受外界影响较大，氨氮和硝态氮污染羽时空分布都极不均匀，整体上靠近氧化塘区域浓度偏高，丰水期氮素污染物浓度偏低;场地地下水环境属于弱碱性条件，pH范围在7～8之间;水体碳氮比偏低且不稳定，丰水期时大多数区域碳氮比不足1∶1，不利于脱氮作用进行。场地地下水流速过慢、且污染较重的实际情况，不利于开展原位修复，而适于开展异位修复。
　　(2)从氧化塘底泥及地下水中筛选出了4株土著反硝化菌，分别是恶臭假单胞菌、阴沟肠杆菌、羽扇豆苍白杆菌和鹰嘴豆苍白杆菌;在硝酸盐去除对比实验中，在以柠檬酸钠或葡萄糖为单一碳源的条件下，4株反硝化菌中，恶臭假单胞菌去除硝酸盐的效果最佳;在固体碳源的筛选实验中，使用麸皮和豆粉混合物作为固体碳源对水体中的硝酸盐去除效果最佳，在初始硝酸盐浓度为50mg/L时，出水中基本检测不到硝酸盐，但是该混合物也会向水体中释放10mg/L以上的氨氮，在后期工程中需要配合其它填料使用。
　　(3)修复系统利用含有沸石与有机质的多介质层与脱氮菌，先将污水中的氨氮通过吸附、硝化转化为硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气。修复工程建成并投入试运行后，氨氮去除率都在90％以上，随后由于系统堵塞失效，且出水中硝态氮浓度始终较高（高于100mg/L），对系统进行了重新装填，并安装了用于疏通介质层的反冲装置，有利于系统长期运行。再次运行后氨氮的去除率在80％以上，出水浓度低于5mg/L;出水中硝态氮含量约为27mg/L。出水氨氮和硝态氮含量分别满足畜禽养殖业污染物排放标准与地下水质量Ⅳ类农业用水标准。但系统长期处理效果有待进一步观察。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 我国地下水利用现状及污染概况

1．2 畜禽养殖场水污染现状

1．3 地下水氮素污染的危害

1．4 畜禽养殖场地下水高氨氮污染防治的基本方法

1．4．1 原位修复方法

1．4．2 异位修复方法

1．5 研究意义与技术路线

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 技术路线

第二章 研究区域概况与勘察方法

2．1 研究区概况

2．2 观测井布置

2．2．1 监测井分布

2．2．2 水样采集方法

2．2．3 水样检测

2．3 数据处理及图表制作

2．4 场地水文地质特性

2．5 场地地下水流向

2．6 地下水水质状况调查

2．6．1 场地地下水氮素污染

2．6．2 场地地下水pH分布

2．6．3 场地地下水TOC和全氮分布

2．7 场地含水层渗透性概况

2．7．1 实验材料与步骤

2．7．2 结果与讨论

2．8 小结

第三章 反硝化菌种及固体碳源的筛选

3．1 反硝化菌种筛选

3．1．1 土著脱氮菌种的脱氮效果试验

3．1．2 结果与讨论

3．2 固体碳源筛选

3．2．1 土柱试验

3．2．2 结果与讨论

3．3 脱氮菌固定化包埋技术

3．4 小结

第四章 养殖场污染地下水处理系统设计、运行及结果分析

4．1 地下水的收集工程

4．2 污水处理系统的设计

4．2．1 反应桶结构设计

4．2．2 污水修复处理过程

4．2．3 反应桶的装填

4．3 系统调试运行及结果分析

4．3．1 系统试运行结果及分析

4．3．2 系统重新装填及调试运行结果分析

4．4 小结

第五章 研究结论、创新点与展望

5．1 研究结论

5．2 创新点

5．3 不足与展望

参考文献