畜禽养殖废水生态处理技术及其灌溉模式研究

针对畜禽养殖污水不合理处置造成的农业面源污染及食品质量安全问题，以功能微生物（Functional microorganisms）为主要技术手段，开展对畜禽养殖污水的生态处理技术及处理后再生水的高效安全灌溉技术研究。通过筛选、构建适合处理不同季节（低温、中温和高温）畜禽养殖污水的菌体结构稳定的高效功能微生物菌群，并开展其对污水的处理技术工艺研究；通过室内土柱模拟实验、蒸渗仪灌溉实验和风险分析，探讨畜禽养殖场污水及再生水中主要污染物质在农田生态系统（土壤-农作物-地下水）中吸附、迁移、转化、分解和吸收的行为特征，明确养殖场废水的农业生态响影，提出其高效安全利用的对策措施；采用环境评价的理论与方法，建立再生水灌溉条件下环境风险评价体系与评价指标。该研究结果能为畜禽养殖污水高效安全利用和农业面源污染控制提供理论和实践依据。

本项目针对畜禽养殖污水不合理处置造成的农业面源污染及食品质量安全问题，开展了对畜禽养殖污水的生态处理技术及处理后再生水的高效安全灌溉技术研究。通过室内试验筛选出不同温度生境下的3株高效功能微生物菌株，具体包括棘孢木霉（Trichoderma asperellum）：最适生长温度27℃，最低生长温度10℃，最高生长温度40℃；枯解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）: 最适生长温度35℃，最低生长温度1℃，最高生长温度50℃；苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）：最适生长温度37℃，最低生长温度2℃，最高生长温度50℃。同时将棘孢木霉、枯解淀粉芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌按照3:5:2的比例，构建高效功能微生物菌群，并确定了以高效功能微生物菌群为主体的畜禽养殖污水处理技术工艺。.以清水、养殖污水和再生水作为灌溉水源开展了室内土柱模拟实验，分析了不同水质灌溉条件下，不同土层饱和土壤渗出液的pH、电导率、氮、磷等指标的变化规律，结果表明，跟污水灌溉相比，再生水灌溉处理土壤渗出液的pH值、EC、硝氮、氨氮、总磷均有所降低，且可以缓解土壤碱化。采用蒸渗仪灌溉实验、盆栽试验和田间实验，研究了不同灌溉水质水量对土壤、地下水及蔬菜品质的影响，结果表明，生活污水及其再生水灌溉条件下土壤速效氮、速效磷、有机质均随灌水下限的升高而增大；而奶牛场废水及其再生水灌溉条件下土壤速效氮随灌水下限的升高而降低，土壤速效磷和有机质则随灌水下限的升高而增大，再生水灌溉有助于土壤中氮素和磷素向有效态转化。试验结果还表明，清污交替灌溉或清水再生水交替灌溉比污水和再生水更能促进土壤速效氮的增加，而速效磷则恰好相反；地下水质量评价方法对已测指标进行评价，表明再生水灌溉后地下水水质优于污水灌溉，且不会造成地下水污染；奶牛场废水及其再生水灌溉条件下小白菜生长和品质优于生活污水及其再生水灌溉。.最后，采用Hydrus模型对不同灌溉模式下田间土壤溶液硝态氮的运移进行了模拟，比较了硝态氮的淋失风险，并对土壤Hg、Cr、Pb三种重金属的累积进行比较，最终选取再生水清水交替灌溉（一次再生水+一次清水）以及80%田持（蔬菜细胞液浓度约8.12）作为灌水下限的小白菜最优灌溉模式。.课题研究结果能为畜禽养殖污水高效安全利用和农业面源污染控制提供理论和实践依据，对我国的农业节水