[00359321]畜禽养殖沼液生物-生态处理及回灌农田技术与应用

该研究针对华南地区畜禽养殖集约化程度高且粪水排放量大，但整体无害化处理和资源化利用技术相对薄弱、滞后等现状，分析沼气工程处理的典型集约化养殖场废水水质污染特征，以养殖沼液无害化处理为核心，以农田灌溉利用为目标，重点开展畜禽养殖沼液生物-生态处理及回灌农田等研究。该成果完成养殖废水生物-生态处理反应系统构建及运行控制；养殖沼液处理功能微生物的富集培养及复合菌系的构建；典型集约化养殖废水水质监测及生态风险评估分析；处理后沼液回灌农田作物效应及安全控制等研究工作。在此基础上先后形成集约化畜禽养殖废水生态处理及其回灌农田安全控制等技术，提出畜禽养殖沼液生物-生态处理及其回灌农田集成技术模式。 该成果共获授权专利2件，发表论文18篇，参编专著2部。其中10篇代表性论文中SCI收录6篇，累计影响因子23.988。 (1)采用源于农林废弃物的高孔隙度生物炭材料为载体，发明构建两相式生物滴滤器，通过功能微生物菌群在生物炭微孔间的适应性驯化培养，形成微生态核心反应体系，系统解析其对养殖废水的处理效能与运行机制，脱氮除磷效率可达79.5％和68.4％。 (2)通过分离筛选及富集培养，获得沼液专化性菌株7个，功能复合菌系3个，创造地引入外源优势新菌种作为生物-生态处理体系中功能微生物菌株，对沼液中难降解有机物的快速降解起到关键性作用，在最佳工艺条件下最优复合菌系对养殖沼液生物需氧量、总磷、粪大肠菌群最高去除率达到90.0％、82.0％、99.9％。 (3)污染物主要集中在固液分离后的养殖废水，其浓度分布呈现从分离后废水＞冲栏废水＞沼液递减的趋势特征，其综合污染指数分别为11.41、6.91、5.27，厌氧处理后沼液中粪大肠菌群、总磷、氨氮和悬浮物为潜在的强生态风险元素；引入淡水硅藻为指示生物，分析其对淡水硅藻的生长速率的影响，系统研究沼液中残留兽用药物对水生生物的毒理效应，解析污染物对生态系统的潜在风险机制。 (4)养殖沼液对叶菜作物具明显增效作用，能够显著提高叶菜根系活力，增加产量和生物量，改善品质的效果，提高可溶性蛋白和可溶性糖含量25.1％和27.1％，比当地管理措施平均增产7.3-9.6％。探索沼液经生物-生态处理工艺处理回灌农田进入土壤生态系统后，在施肥等农事活动干预下，新兴有机污染物在土壤中的残留分配、代谢降解、迁移转归等环境行为。 该成果技术以环境效益、社会效益为重，于2011年开始在惠州市惠东县主要养殖区及周边果蔬示范种植区进行示范应用，用于集约化养殖废水的无害化处理与资源化利用，对于减少能源水源费用，提高果蔬品质产量，增加农民收入，改善农村生产生活环境，建设新农村具有重要促进作用，在较大幅度降低周边农田种植业水肥成本的同时，实现生态养殖、绿色种植、清洁环保的共赢。2014-2016三年期间累计产生直接经济效益总计8512.06万元，取得较显著的社会经济效益。