退役养猪企业污水处理系统及周边河流底泥氮磷吸附-解吸特征研究

陈弘 林韵

摘要：为了掌握退役养猪企业对水环境造成遗留环境问题的状况，本次选择永泰县富泉乡桃园养殖场退役场址开展底泥营养盐释放规律研究。退役项目的氧化塘等各级处理设施存留的底泥总磷和氨氮释放强度和其处于处理系统中的级别有关，第一级氧化塘的释放强度最大。建议各地政府应针对大型已退役养殖场开展环境影响后评价，重点关注遗留污水处理设施（氧化塘等）的水体和底泥环境质量，进行生态风险评估，在此基础上应采取适用的技术进行水环境功能恢复。

关键词：退役;养猪企业;底泥氮磷吸附-解吸

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.068

Abstract： In order to grasp the situation of environmental problems in water environment caused by the decommissioned pig raising enterprises（DPRE）， the decommissioned site of Taoyuan pig raising enterprise in Fuquan Township， Yongtai County was selected to study the release law of nutrient salts in sediments. The release intensity of total phosphorus and ammonia nitrogen in the sediments of treatment facilities such as oxidation ponds of DPRE is related to its level in the treatment system， and the release intensity of the first-stage oxidation pond sediments is the largest. It is recommended that local governments should conduct post-evaluation of environmental impacts on large-scale DPRE， focusing on the environmental quality of water bodies and sediments of legacy sewage treatment facilities （oxidation ponds， etc.）， and conduct ecological risk assessment. On this basis， appropriate technologies should be adopted for future water environment function recovery.

Key words：Decommissioning; Pig raising enterprise;Sediment nitrogen and phosphorus adsorption-desorption

随着福建省生态文明试验区建设工作的推进和省“水十条”的出台，福建省强化了规模化养猪场污染治理和禁养区或不达标排放的生猪养殖场的清理工作。

根据《关于进一步加强生猪养殖面源污染防治工作的六条措施》，“六江两溪”流域（干流两岸1km、支流沿江两岸500m）等禁养区内生猪养殖场和存栏250头以下的生猪养殖场达不到排放要求的，均要在 2016 年底前全面关闭和拆除。生猪养殖废水具有高浓度、富含氮、磷、钾等营养成份和重金属元素的特点[2-5]，此类污染物的长期不达标排放势必对水环境造成累积性影响。生猪养殖场关闭、拆除后，虽然停止污染物的排放，但长期的累积性影响可能造成受纳水体底泥沉积物、养殖场周边土壤的污染，水环境质量在一定时间内仍难以达到功能区要求[6-8]。为了掌握小流域生猪养殖场关停后遗留的环境问题，特开展本研究工作，通过开展底泥营养盐内源释放规律等研究，掌握畜禽养殖污染对环境造成的遗留问题，提出加快提高流域水环境质量达到相应功能区要求的生态恢复措施，为政府部门开展流域环境综合整治工作提供坚实的技术基础。

1 退役养殖企业概况

为了更好地了解养殖场对环境的影响，本次研究筛选出永泰县富泉桃园养殖场（以下简称桃园养殖场）的退役场址开展工作。桃园养殖场退役场址在富泉乡水厂水源保护区的二级保护区内（禁养区），由于涉及水源保护而进行了搬迁，搬迁后现址在可养区内。桃园养殖场原场年存栏量1200头生猪，年出栏量2000头。该址位于富泉溪小流域内坡地，附近土地利用主要为水稻田，采用水冲粪工艺，粪污经过60m3沼气池处理后进入四级氧化塘系统（约600m2）作进一步处理，处理后尾水排入沟渠，其中部分尾水直接用于灌溉农田;养殖废弃物资源化利用方式是用于附近李果、油茶等经济林（约70亩）的施用有机肥。

2 实验方法

对退役养殖场氧化塘等处理设施和受纳河流的底泥进行物理、化学指标分析，查明底泥理化性質。物理指标包括：底泥常规的物理力学性质;化学指标包括：营养盐、重金属及有机类污染物的含量。在现场踏勘的基础上，结合退役场址的实际情况，对桃园养殖场（退役）进行水质和沉积物检测方案的制定。其中沉积物采样点为氧化塘1（1#）、氧化塘2（2#）、氧化塘3（3#）、氧化塘4（4#）、排水渠2（5#）、排水渠2下游干流（6#）、干流上游（7#）、支流上游（8#，排水渠2上游）。经过检测发现氧化塘底泥中总氮和总磷的含量随着氧化塘等级增加而逐级减少，总氮含量介于1.14×104～2.46×104mg/kg之间，总磷含量介于1.13×103～3.01×103 mg/kg之间，其余周边河流底泥中总氮和总磷的含量低于各氧化塘氮磷含量一个数量级。

对采集的底泥进行实验室底泥氮磷吸附-解吸实验，参考《湖泊河流环保疏浚工程技术指南》的实验方法[1]。底泥氮磷吸附-解吸实验步骤和方法具体为：首先研究现有情况下受纳水体中氮、磷污染现状。用磷酸二氢钾配制磷的系列浓度：0mg/L，0.01mg/L，0.02mg/L，0.025mg/L，0.05mg/L，0.1mg/L，0.2mg/L，0.4mg/L。按水土比 100：1加入底泥和不同浓度的含磷溶液。在25℃下恒温振荡48h，离心（10000rpm，10min），取上清液过0.45?m纤维滤膜后用钼锑抗分光光度法测定总磷浓度。湖泊河流环保疏浚工程技术指南中推荐测定可溶性无机磷，考虑到总磷更能反映对水环境的整体影响并易于和地表水环境质量标准比较，故改为检测总磷。以上处理设3个平行，相对误差小于5%。用氯化铵分别配置氮的系列浓度：0mg/L，0.15mg/L，0.2mg/L，0.5mg/L，1mg/L，1.5mg/L，2mg/L，4mg/L。按水土比 100：1加入底泥和不同浓度的含氮溶液。在25℃下恒温振荡2h，离心（10000rpm，10min），取上清液過0.45?m纤维滤膜后用纳氏试剂法测定氨氮浓度。以上处理设3个平行，相对误差小于5%。通过吸附-解吸实验得到的数据求出底泥的吸附-解吸平衡点，在数据质量达到要求的情况下建立各样点底泥混合液营养盐含量与外界不同氮磷浓度水平水质之间的回归方程。

3 实验结果

为了更好了解底泥对河流水质的影响，按照前述实验方法对各样点进行底泥吸附-解吸实验。实验原始数据经整理得到图3和图4（纵坐标单位均为mg/L）。从图中趋势发现从总磷释放强度来看，依次为氧化塘1、氧化塘2、氧化塘3和氧化塘4，其余总磷释放能力均较弱。从氨氮释放强度来看，其顺序和总磷释放规律基本一致，依次为氧化塘1、氧化塘2、氧化塘3和氧化塘4，其余释放能力相对较弱。

为了更好地量化底泥磷吸附-解吸实验结果，以最终总磷浓度测值（Y）和磷系列浓度值（X）建立各种拟合曲线对其进行拟合，从各种趋势线拟合情况来看，大部分数据符合多项式（2次或5次）的趋势，仅有一个点位符合幂函数趋势。

为了更好地量化底泥氮吸附-解吸实验结果，以最终氨氮浓度测值（Y）和氮系列浓度值（X）建立各种拟合曲线对其进行拟合，从各种趋势线拟合情况来看，大部分数据符合2次多项式的趋势，有一个点位（氧化塘1）符合对数趋势，有一个点位（支流上游）符合幂函数趋势。

4 结论

结合水质监测结果，可以确认在退役项目影响范围内水体中氮磷等营养物质均较高，氧化塘等处理设施内营养盐浓度明显高于其他水体，超过地表水环境质量标准III类标准;底泥吸附-解吸实验表明，退役项目的氧化塘等各级处理设施存留的底泥总磷、氨氮释放强度和其处于系统中的级别有关，第一级氧化塘的释放强度最大。

建议各地政府应针对大型已退役养殖场开展环境影响后评价，重点关注遗留污水处理设施（氧化塘等）的水体和底泥环境质量，进行生态风险评估，在此基础上采取适用的技术进行水环境功能恢复[9]。

参考文献

[1]金相灿，李进军，张晴波.湖泊河流环保疏浚工程技术指南[M].北京：科学出版社，2013.

[2]王春蕾.畜牧养殖对生态环境的影响-以生猪养殖为例[J].中国人口·资源与环境，2014，24（S2）：253-254.

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[9]张颖，夏训峰，周素霞等.规模化养猪场生命周期环境影响评价[J].环境工程技术学报，2012（05）：428-432.

收稿日期：2019-01-13

作者简介：陈弘（1971-），女，汉族，本科学历，高级工程师，研究方向为环境管理方面。