畜禽养殖沼液回用土壤磷元素吸附解析环境行为分析
摘 要：我国是畜禽养殖大国，产污量大且处理效率低，多数集约化养殖场的含磷污水未经深度处理直接排放到水体造成水体的富营养化。
文章通过对集约化养殖场沼液中磷素进入土壤吸附解析环境行为进行研究，确定厌氧或好氧工艺处理畜禽养殖沼液，合理选择回灌土壤类型和土壤柱尺寸，最终根据Langmuir方程得出土壤磷最大吸附量（Qmax）、吸附常数（K）、最大缓冲容量（QmaxK）等参数探讨分析土壤对磷的吸附解析能力。
对保护土壤环境和水环境，降低水体富营养化具有重要的现实意义。
关键词：沼液；土壤柱；磷；吸附；解析 近年来，随着市场经济的快速发展，我国畜禽养殖业发展迅速，集约化、发展规模化的水平也越来越高，但是畜禽养殖业发展带来了日益严重的环境污染问题。
未经处理的畜禽粪便和废水直接排入环境对地下水、地表水、土壤和空气造成严重的污染。
我国现阶段畜禽养殖场废水处理技术主要有畜地平衡模式、达标排放模式和综合利用模式，现阶段主要采用厌氧发酵产沼气处理工艺，但畜禽粪便厌氧发酵后，仍然含高浓度的有机污染物、氮和磷素。
目前，磷的可持续利用以及从生产和生活的再循环，已成为资源与环境管理方面的热点研究课题。
当污水中的磷去除与回收同时考虑时，除磷可通过回收目标产物的方式实现。
因此，研究畜禽养殖沼液回用土壤磷含量及吸附解析行为，对降低水体富营养化具有重要的现实意义。
一、畜禽养殖场沼液的处理工艺 畜禽养殖废水属于高浓度有机废水，废水中含有浓度较高的氮和磷，应采用具有脱氮除磷功能的工艺，如活性污泥法（SBR）、氧化沟等处理技术。
好氧处理中推荐采用稳定塘处理、土地处理和人工湿地等自然生物处理。
自然生物处理法基础建设成本低，功耗小，在一定条件下，这种方法可用废水灌溉水的资源利用来实现。
然而，该法仍有缺点，如占地面积大、易影响环境卫生、处理效果易受季节影响等。
经厌氧处理后废水中的COD去除率为70%～85%，且运行成本相对较低。
厌氧处理后既可以实现无害化，同时还可以回收沼气和有机肥料，是解决养殖废水无害化和资源化问题的最有效的技术方案，是规模化畜禽场粪便污水治理的最佳选择。
目前行业内较为成熟的厌氧工艺主要有折流式反应器（ABR） 、全混合厌氧反应器（CSTR） 、升流式厌氧污泥床（UASB）、升流式固体反应器（USR）等。
CSTR、USR 等适用于固体悬浮物（SS）浓度高的废水处理和生猪粪污综合利用处理；UASB是粪污达标排放处理工艺推荐采用的厌氧反应器类型， 但要求进水的SS浓度较低，ABR介于两者之间。
张智等人通过对两级A/0工艺处理沼液的效果COD、NH3—N、SS、TN分别为80.1%、83.2%、91.1%、48.6%。
余薇薇等人通过对改良型A/O工艺处理沼液的效果SS、COD、NH3—N、TN、TP的平均去除率为90.7%、90.7%、92.3%、76.4%、84%。
二、土壤类型的确定 重庆市分布面积最广的土类是紫色土，面积为2737346.10 hm2，占全市土地面积的33.22%。
紫色土可以保持稳定的土壤性质，具有优良的生产性能和很高的土壤生产率。
紫色土是发育于紫色岩层的幼年土，丰富的矿物成分，不同母质、肥力紫色土间差异较大。
郭松松等人的研究表明消落带土壤有机质含量黄壤土紫色土冲积潮土，土壤类型对土壤有机质含量影响不明显；不同土壤类型氧化还原电位冲积潮土黄壤土紫色土，氧化还原电位差异明显，冲积潮土的还原性最强，紫色土最弱；不同土壤类型含水率紫色土黄壤土冲积潮土，含水率的差异不大。
紫色土为初育岩性土，受气候带的影响较小，土壤的诊断层发育显著，紫色风化物母质和土壤的碳酸钙含量大于3%，pH值大于7.5，划为石灰性紫色土亚类；碳酸钙含量1—3%，pH值6.5—7.5，划为中性紫色土亚类；碳酸钙含量1%，pH值小于6.5，划为酸性紫色土亚类。
李静等人研究表明淹水和干湿交替能促进紫色土和水稻土对磷的吸附行为，减小磷的解吸率，降低磷水土界面的迁移能力，其向环境释磷风险为未淹水土壤干湿交替土壤淹水土壤，紫色土水稻土。
如张雨梅等人在洛克沙胂在土壤柱中的淋溶迁移实验中，土壤柱为内径5cm，高度15cm，并用蠕动泵控制淋溶的速度；赵庆良等人在再生水用于地下回灌过程中有机物的迁移和去除实验中，土壤柱材料为有机玻璃，柱高150cm，直径10cm，并且为取样方便，将土壤柱分为3个串联，各段用法兰连接；王玉军等人在阿特拉津在土柱中的淋溶规律研究实验中，土壤柱为高度30cm，每10cm为一采样点。
综上研究可得：当土壤柱的高度达到一定高度的时候，会对土壤柱中土壤的装取形成一定干扰。
因此，可以考虑使用多个小土壤柱串联，在土壤柱串联处使用法兰连接，便于土壤的装取；沼液的灌入使用蠕动泵控制流速；取样的开口尽量有规律且相对集中；土壤柱应选择透明度高的材料，如PVC、有机玻璃等；土壤柱表面刻有尺度，便于读取数据。
四、土壤对磷元素的吸附过程 土壤对磷元素的吸附可分为物理吸附，物理化学吸附和化学吸附。
Langmuir 和Freundlich方程描述了土壤磷元素吸附过程，得出土壤对磷吸附的重要参数：吸附常数（K）、磷最大吸附量（Qmax）、最大缓冲容量（QmaxK）。
吸附常数在一定程度上反映了土壤吸附磷的几个能级，该值越大，显示处土壤与磷的结合能越大。
许多研究表明，土壤对磷的吸附不仅与粒度、本身的化学组分等有关，还受有机质含量、pH、盐度、温度等的影响。
1.淹水条件下的影响 李静等人研究表明同一种土样对磷的吸附量：淹水条件干湿交替未淹水条件，并且未淹水条件下土壤对磷的吸附量远小于淹水和干湿交替条件下土壤对磷的吸附量。
郭松松等人研究表明周期性淹水可能导致消落带土壤磷的流失，并增大其空间异质性的分布。
2.不同土壤质地的增加 朱强等人研究表明：随着粘土含量的增加，土壤对磷的吸附量，即粘土壤土砂壤土；随着粘土含量的增加，易解吸磷、解吸量、解吸率均呈下降趋势，即砂壤土壤土粘土。
3.有机质的影响 李华等人研究表明：有机质含量和CEC也是影响磷吸附的重要因素，CEC越高的土壤，其表面负电荷数量越多，对磷的排。