农业面源污染控制技术在太湖流域宜兴地区的适用性评估

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太湖流域是中国农业发展的重点区域。流域内农业种植使用的肥料,畜禽养殖业产生粪便及污水,水产养殖业中饵料残余及排水中氮磷随着农田排水、地表径流进入水体,其是导致地表水体和地下水污染的重要原因。选择合适的面源污染控制技术并建立污染控制工程可减少氮磷等污染物进入水体,防止水体富营养化。农业面源污染控制技术的选择应该综合考虑污染物的削减效果,以及工程建设和运行成本,而目前该方面方法学缺乏,也鲜有研究结果报道。  本研究通过对我国近自1993年以来公开发表的农业(种植业、畜禽养殖业、水产养殖业)面源污染控制技术进行总结分析,根据污染物削减指标(总氮、总磷、氨氮、COD削减率)和示范工程信息的完整性等因素选择了26种技术作为参评技术。以太湖宜兴新建镇为对象,依据参选技术所公布的工艺和示范工程相关参数为基础,参照目前宜兴当地物价和劳动力成本,本研究统一核算工程建设成本和运行成本。在此基础上,本研究采用层次分析法确定指标的权重;以灰色关联度分析法计算方案的关联度,关联度越大,技术越优;据此为宜兴新建镇面源污染(种植业、畜禽养殖业、水产养殖业)控制选择兼顾污染削减和工程成本的最优技术。  研究结果表明:在所参选的6种种植业污染控制技术中,生态拦截沟渠技术、阿科蔓生态基技术、水塘技术、人工湿地技术、前置库技术、植草沟-湿地滞留塘技术的关联度分别为0.53776、0.60282、0.52470、0.68277、0.56712、0.74629;植草沟-湿地滞留塘技术的关联度最大,为种植业污染控制最优技术,其次是人工湿地技术;在所参选10种畜禽养殖业面源污染控制技术中,生态沟渠净化技术(低浓度污水)、活性污泥-氧化塘法、曝气生物滤池、序批式生物膜反应器、人工快速渗滤系统、升流式固体反应器(USR)+一体化氧化沟、沼气池+序批式活性污泥法+氧化塘、升流式厌氧污泥床+序批式活性污泥法+氧化塘、厌氧内外循环反应器+序批式生物膜反应器+人工湿地组合工艺、沼气发酵+人造生物膜+氧化塘+人工湿地技术的关联度分别为0.6639、0.5771、0.5553、0.6230、0.5935、0.6473、0.7335、0.6403、0.6564、0.6381,沼气池+序批式活性污泥法+氧化塘技术的关联度最大,为最优畜禽养殖业面源污染控制技术,其次是生态沟渠净化技术。在所参选的10种水产养殖业污染控制技术中,池塘循环水养殖模式、多介质土壤层技术(MSL系统)、人工湿地、稻田+生态沟、微曝气经济植物生态浮床系统(空心菜+组合填料+间歇曝气)、边坡人工湿地+水生植物塘集成技术、组合填料序批式生物膜法、生物强化反应器(复合菌)、沉淀塘+斜筛过滤+人工快渗、水生经济作物浮床、水生植物和水生动物放养+生态护岸集成技术关联度分别为0.5186、0.6480、0.6245、0.7061、0.7706、0.5012、0.8124、0.6161、0.6680、0.5406,组合填料序批式生物膜法关联度为最大,为水产养殖业污染控制最优技术,其次是微曝气经济植物生态浮床系统(空心菜+组合填料+间歇曝气)。  本研究所提出的层次-灰色关联度法可满足兼顾污染物削减和工程建设-运行成本的面源污染控制技术比选和决策需求。太湖宜兴地区新建镇农业面源污染源包含种植业、畜禽养殖业、水产养殖业。本研究所优选的技术可作为宜兴新建镇农业面源污染控制工程建设技术选择重要依据。建议采取植草沟-湿地滞留塘结合人工湿地收集、净化农田排水;以沼气池+序批式活性污泥法+氧化塘工艺建设工程处理规模化养殖场排放的高浓度污水,以生态沟渠净化技术建设工程处理分散式和小规模养殖场排放的低浓度养殖污水;以组合填料序批式生物膜和微曝气经济植物生态浮床原位净化水产养殖污染水体,冬季鱼塘排水时可以就近排入农田区域湿地滞留塘处理,随后排入湿地系统进行深度净化。
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