En los últimos 20 años, en la práctica del control de la contaminación agrícola extranjera de fuentes difusas, la investigación sobre el tratamiento de aguas residuales domésticas rurales se ha desarrollado enormemente. Sobre la base de la asimilación y absorción de tecnologías avanzadas extranjeras, se han llevado a cabo innovaciones integradas en la tecnología de tratamiento de aguas residuales domésticas, en particular, se han llevado a cabo investigaciones técnicas y prácticas de ingeniería para el tratamiento descentralizado de aguas residuales domésticas en las zonas rurales de mi país, y se han logrado buenos avances. se ha hecho.
El sistema de tratamiento de aguas residuales de humedales artificiales es un sistema de tratamiento de aguas residuales ampliamente estudiado. Es una tecnología de ingeniería ecológica para el tratamiento de aguas residuales desarrollada sobre la base de humedales naturales, que utiliza la triple sinergia de la física, la química y la biología en el ecosistema natural para purificar las aguas residuales [5?6]. El sistema de tratamiento de aguas residuales por "filtración" desarrollado por CSIRO es un "sistema de reutilización de aguas residuales que integra filtración, tratamiento de tierras y drenaje de tuberías". Se caracteriza porque las aguas residuales filtradas se recogen en el sistema de drenaje de tuberías subterráneas y se instala una bomba de agua para controlar el nivel del agua subterránea sobre la alcantarilla de drenaje y la cantidad de descarga de aguas residuales tratadas [7]. El sistema de "filtración" tiene un buen efecto en el tratamiento de aguas residuales domésticas y tiene bajos costos operativos. Es especialmente adecuado para áreas con ricos recursos de tierra que pueden usarse para rotación de cultivos y áreas en barbecho, o áreas donde el cultivo de pasto es el enfoque principal. El tratamiento de aguas residuales por zanja capilar es un sistema de tratamiento de aguas residuales subterráneo basado en tierra que utiliza capacidades de purificación natural. Es un proceso de tratamiento de aguas residuales a pequeña escala simple y eficiente. Es especialmente adecuado para áreas con redes de tuberías de aguas residuales imperfectas y es un método práctico. tecnología de tratamiento de aguas residuales dispersas.
El sistema de tratamiento con filtro ecológico de lombriz es una tecnología de tratamiento de aguas residuales domésticas rurales desarrollada en Francia y Chile en los últimos años. Esta tecnología solo necesita inocular lombrices de tierra en el sistema de tratamiento del suelo para mejorar el entorno de tratamiento del filtro ecológico y mejorar la eficiencia del tratamiento de aguas residuales, y es adecuada para el tratamiento de aguas residuales domésticas rurales [8]. Li Junzhuang et al. [9] utilizaron un sistema de filtro ecológico de lombriz de tierra para tratar las aguas residuales domésticas rurales concentradas. Las tasas promedio de eliminación de DQO, NH4+-N, TN y TP fueron 86,7%, 965, 438+0,3%. 72,4% y 96,2% respectivamente. Sin embargo, cómo mantener una buena actividad de las lombrices durante mucho tiempo es un problema importante al que se enfrenta esta tecnología. Además, es necesario probar el efecto de funcionamiento a largo plazo del sistema de tratamiento de filtro ecológico de lombrices.
El sistema de tratamiento en estanque estable fue propuesto por Oswald de la Universidad de California, Berkeley. Es un término general para estructuras de tratamiento biológico que utilizan capacidades de purificación natural y utilizan principalmente la acción conjunta de bacterias y algas para tratar contaminantes orgánicos en aguas residuales [10]. La investigación de Babu et al. [11] demostró que el principal mecanismo de desnitrificación del estanque de estabilización de algas construido por Babu es la nitrificación. Desnitrificación, utilización del nitrógeno por algas y mineralización. Zhao Xuemin et al. [12] analizaron el efecto de purificación del agua del sistema de estanques de estabilización biológica del río Daqing en la cuenca del lago Dianchi. Los resultados mostraron que las tasas de eliminación de TN, TP, NH4+-N, DBO5 y DQO por el sistema de estanques de estabilización biológica alcanzaron 29,29%, 48,68%, 33,68%, 68,14% y 76544 respectivamente.
La tecnología de tratamiento de biopelículas es un método de tratamiento de aguas residuales que se ha desarrollado rápidamente en las últimas décadas. El método de biopelícula utiliza la función de descomposición de los microorganismos y toma medidas artificiales para crear un ambiente más propicio para el crecimiento y la reproducción de los microorganismos, permitiendo que los microorganismos se multipliquen en grandes cantidades y mejoren la eficiencia de la degradación oxidativa de la materia orgánica en las aguas residuales. Wu Di et al. [13] aplicaron tecnología mejorada de biopelículas integradas para tratar las aguas residuales domésticas rurales. Los resultados del monitoreo muestran que las tasas promedio de eliminación de DQO, DBO, NH4+-N, TN, TP y SS son 75,6%, 85,9%, 86,7%, 63,9%, 69,3% y 89,3% respectivamente. Wu Yonghong et al. [14] estudiaron sistemáticamente el efecto y el mecanismo de eliminación de las biopelículas naturales sobre nutrientes como el N y el P. El mecanismo de eliminación de N y P es que las biopelículas utilizan la materia orgánica depositada en la membrana como nutrientes y convierten algunos de los Las sustancias crecen y se reproducen, convirtiéndose así en nuevas sustancias activas en la biopelícula; en segundo lugar, debido a la estructura esponjosa de la biopelícula, hay muchos microporos, una gran superficie y una fuerte capacidad de adsorción.
2.2 ? Tecnología de tratamiento de residuos domésticos y residuos agrícolas
Los residuos domésticos, paja de cultivos, residuos de ganadería y avicultura son los principales residuos sólidos en las zonas rurales de nuestro país, y la realización de Residuos sólidos rurales La utilización de recursos es una parte importante de la actual construcción del entorno ecológico rural.
Debido a las complejas fuentes y composición de los residuos domésticos, ¿el principal método de tratamiento actual es la "recogida en el pueblo" y el traslado a la ciudad? El tratamiento se concentra principalmente en condados (ciudades), la mayoría de los cuales se depositan en vertederos o se queman, y una pequeña cantidad se composta con paja de cultivos y estiércol de ganado y aves de corral. Cómo reducir la pérdida de nitrógeno durante el compostaje a alta temperatura es una tecnología clave que debe resolverse.
La paja de los cultivos es el principal residuo sólido en las zonas rurales, y su tasa de reciclaje es actualmente relativamente baja. La quema de paja de cultivos en algunas zonas ha causado graves problemas ecológicos y medioambientales, especialmente en el este de China. En la actualidad, el principal tratamiento de la paja de los cultivos es devolverla al campo, incluida la devolución total o parcial al campo. Con la mejora de la maquinaria de recolección de cultivos, devolver toda la paja al campo se ha convertido en el principal método para devolverla al campo. Además, también se han formado una cierta escala nuevos métodos de utilización de recursos como energía, materiales de construcción, macetas, etc.
El estiércol de ganado y aves de corral es la principal fuente de contaminación agrícola de fuentes difusas y se ha convertido en una fuente prioritaria de contaminación en zonas económicamente desarrolladas o con un entorno acuático sensible. En la agricultura tradicional de mi país, el estiércol de ganado y aves de corral es un estiércol de corral de alta calidad, que no sólo proporciona nutrientes para el crecimiento de los cultivos, sino que también mejora las propiedades físicas del suelo. Es una base material importante para el desarrollo sostenible de la agricultura. en mi país desde hace miles de años. La principal forma de reciclar el estiércol de ganado y aves de corral es la fertilización agrícola. La parte sólida se fermenta para producir fertilizante orgánico de alta calidad, que luego se devuelve a los campos para aprovechar los recursos. En la actualidad, los principales métodos de tratamiento de la parte líquida incluyen la fermentación anaeróbica para producir biogás, o la depuración directa en proyectos de depuración de aguas residuales, o la fermentación combinada con residuos sólidos rurales como paja y basura doméstica. Entre ellos, la eliminación segura del lodo de biogás es una cuestión clave que debe resolverse con urgencia.
2.3? ¿Tecnología de reducción de pesticidas 2.3.1? Tecnología de reducción de fertilizantes
China es el país con la mayor cantidad de fertilizantes químicos del mundo, y la tasa de utilización promedio de fertilizantes químicos es solo de alrededor del 30%. La mayoría de los nutrientes se pierden por escorrentía, fugas y volatilización, lo que no sólo desperdicia recursos sino que también agrava la eutrofización de las masas de agua. Por lo tanto, es de gran importancia estudiar la tecnología de fertilización reducida de acuerdo con las condiciones reales en diferentes regiones. En la actualidad, las principales tecnologías de reducción de fertilizantes químicos son las siguientes:
Tecnología de optimización de la aplicación de fertilizantes nitrogenados: ajuste racionalmente la proporción de distribución del fertilizante base y el aderezo bajo la misma cantidad de aplicación de nitrógeno. suelo de arroz de la cuenca del lago Taihu, en la aplicación actual de fertilizantes convencionales. Sobre la base de reducir la cantidad de aplicación de fertilizante basal en un 20%, puede coordinar eficazmente los beneficios económicos locales y los beneficios ambientales [15]. La investigación de Qiao et al. [16] confirmó que después de dos años consecutivos de experimentos en las áreas productoras de arroz de la región de Taihu, reducir la aplicación de nitrógeno en un 50% (en relación con la aplicación de nitrógeno convencional) no tuvo un impacto significativo en el rendimiento del arroz. He Chuanlong et al. [17] en el área de Chaohu, basándose en la capacidad de suministro de nutrientes de los campos de hortalizas y las características nutricionales del repollo, la cantidad de aplicación de fertilizantes químicos se redujo en un 30% y las tasas de utilización de nitrógeno, fósforo y potasio. los fertilizantes aumentaron un 27,3%, 23,4% y 23,5% respectivamente, y las pérdidas por lixiviación de nitrógeno y fósforo disminuyeron respectivamente un 90,0% y un 78,4%. Sin embargo, estos estudios generalmente se limitan a un corto período de tiempo, y es necesario investigar más a fondo el impacto de la reducción de la fertilización a largo plazo en el rendimiento de los cultivos.
Tecnología de optimización del sistema de cultivo: por ejemplo, la introducción de abono verde de leguminosas en el sistema de rotación arroz-trigo no solo puede reducir la cantidad de nitrógeno aplicado durante la estación seca, sino también complementar el nitrógeno durante la temporada del arroz. ¿Arroz del área de Taihu? Los resultados del experimento de rotación de milkvetch muestran que si el trigo de invierno se reemplaza con milkvetch y no se aplica ningún fertilizante químico nitrogenado durante la temporada del arroz, el rendimiento del arroz puede alcanzar aproximadamente el 95% de los rendimientos convencionales de los agricultores. Si se complementa el 30% del fertilizante nitrogenado de los agricultores, se puede obtener el rendimiento normal de los agricultores o se puede aumentar ligeramente el rendimiento [16]. Wang Jing et al. [18] investigaron las áreas productoras de hortalizas en la cuenca del lago Dianchi y demostraron que métodos razonables de rotación de cultivos pueden reducir el excedente de nitrógeno y fósforo en los campos de hortalizas.
Nuevas tecnologías de fertilizantes, como los fertilizantes de liberación lenta controlada: la liberación de nutrientes en los fertilizantes de liberación lenta controlada es relativamente consistente con las necesidades de los cultivos. El suministro de nutrientes no es demasiado en la etapa inicial y. no falta en la etapa posterior Tiene la función de "reducir picos y llenar valles". El efecto puede reducir en gran medida el riesgo de emisiones al medio ambiente. Los resultados experimentales de Tian et al. [19] en campos de hortalizas en la cuenca del lago Taihu mostraron que "fertilizantes de baja liberación controlada + fertilizantes químicos bajos" es un modo de fertilización que tiene en cuenta los beneficios económicos y ambientales en la producción de hortalizas. Sin embargo, el costo actual de los fertilizantes de liberación lenta es mayor que el de los fertilizantes químicos comunes, lo que limita su uso generalizado.
Aplicación de enmiendas del suelo para controlar las pérdidas de nitrógeno y fósforo: El biocarbón ha llamado la atención de los investigadores por su buen rendimiento de adsorción, bajo coste y buena bioafinidad. Ding et al. [21] aplicaron un 0,5 % de biocarbón en los 20 cm superiores del suelo de las tierras de cultivo, lo que puede reducir la pérdida de NH4+-N en un 15,2 %. Ji et al. [22] tomaron como objetos de investigación el suelo agrícola del área protegida del lago Dianchi y el suelo de tierras agrícolas en pendiente, y utilizaron enmiendas exógenas del suelo (sulfato ferroso, sulfato de aluminio y poliacrilamida) y desinfectantes del suelo (pentacloronitrobenceno) para estudiar. El suelo Efectos de las enmiendas sobre los cambios en las concentraciones de TP y TDP en el filtrado de desorción del suelo.
Los experimentos de campo muestran que los valores de TP y TDP en el agua de escorrentía y de lluvia se reducen significativamente después de la aplicación de enmiendas. La aplicación de las enmiendas del suelo mencionadas anteriormente tiene un efecto significativo en la reducción de la pérdida de P. Sin embargo, sus riesgos económicos y ambientales requieren más estudios. 2.3.2 ?Tecnología de reducción de pesticidas y control de residuos
En términos de reducción del uso de pesticidas químicos, la principal tendencia de desarrollo actual es pasar gradualmente del control de pesticidas químicos a tecnologías de control no químicos o de baja contaminación. tecnología de control químico. En los últimos años, varias unidades de la provincia de Jiangsu han realizado conjuntamente investigaciones sobre tecnologías de control de la contaminación por pesticidas químicos para el arroz. Se han desarrollado varias tecnologías clave libres de contaminación para combatir las principales plagas y enfermedades, como el barrenador del arroz, el striatellus striatellus, el tizón rayado de las hojas y el tizón de las vainas, y la cantidad de pesticidas utilizados en el área principal de demostración de arroz se ha reducido en un 30 %. Lu Zhongliang et al. [23] descartaron triazofos, profenofos, jinggangmicina, buprofeno y clorpirifos de alta eficiencia y baja toxicidad, que aumentaron la producción en un 6,97%. En términos de biodegradación de residuos de pesticidas, se han realizado muchos trabajos de investigación en el país y en el extranjero, incluidas bacterias, hongos, actinomicetos y otras cepas microbianas que degradan pesticidas que han sido aisladas e identificadas para degradar herbicidas organofosforados, organoclorados y triazinas. carbamatos, piretroides y otros pesticidas. En los últimos años, con el desarrollo de la ingeniería genética y la biología molecular, la construcción de bacterias de ingeniería eficientes se ha convertido en un foco de investigación actual. Los genes de enzimas degradantes de pesticidas altamente eficientes se construyen en vectores y se transforman en bacterias diseñadas para aumentar el nivel de expresión de proteínas o enzimas específicas con efectos de degradación, mejorando así la actividad de degradación. Sin embargo, todavía existen algunas deficiencias en la investigación actual. La mayoría de ellas se basan en investigaciones de laboratorio. El mecanismo de degradación no es lo suficientemente profundo, los productos intermedios son difíciles de detectar, la tecnología está dispersa y la integración es baja. la coincidencia es deficiente y la demostración es baja. Sigue siendo la clave para la reducción intensiva de pesticidas en las tierras agrícolas en mi país y las cuestiones pendientes en los requisitos de control de residuos.
2.4? Tecnología de interceptación ecológica de contaminantes
La mayoría de los contaminantes agrícolas de fuentes difusas ingresan a los cuerpos de agua con la escorrentía pluvial. Antes de que los contaminantes agrícolas de fuentes difusas ingresen al cuerpo de agua, establecer un sistema de interceptación biológica (ecológica) para bloquear eficazmente la entrada de N, P y otros contaminantes al ambiente acuático es un medio técnico importante para controlar los contaminantes agrícolas de fuentes difusas. En el extranjero, se crean amplias zonas de aislamiento biológico principalmente para controlar la migración de N y P, como por ejemplo una "pradera" en Canadá. Los sistemas de cinturones de filtración de árboles pueden reducir significativamente los niveles de contaminantes en la escorrentía [25]. Yang Linzhang et al. [26] propusieron un sistema de zanjas de interceptación ecológica basado en piezas de ingeniería y plantas basadas en la situación real en el área del lago Taihu. Puede reducir la velocidad del flujo, promover la precipitación de partículas transportadas por el agua corriente y ayudar a desarrollar la absorción e interceptación tridimensional de los nutrientes que las plantas escapan de las paredes de las zanjas, cuerpos de agua y fondos de las zanjas, logrando así el control de las emisiones de nutrientes de tierras de cultivo. Las tasas de eliminación de TN y TP en la escorrentía de tierras agrícolas por el sistema de zanjas alcanzaron el 48,1% y el 40,2% respectivamente. Sin embargo, las normas de diseño y planificación de tierras de cultivo de zanjas ecológicas, la tecnología de detección de especies de plantas y la asignación espacial en ambos lados del estrecho, la tecnología de detección y asignación espacial de especies de plantas acuáticas económicas, la tecnología de gestión de fertilizantes de plantas de lecho flotante, la tecnología de reutilización de residuos de plantas de lecho flotante, el nitrógeno vegetal y mecanismo de utilización eficiente del fósforo, etc. Es necesario ampliar y profundizar aún más la investigación.