温室甲鱼养殖废水蔬菜浮床处理效能及影响因素研究

温室甲鱼养殖业是我国长三角地区村镇经济的重要产业, 但高氮磷含量温室甲鱼养殖废水的无序排放已严重影响了居民生活和生产用水质量与安全。采用静态蔬菜浮床系统处理温室甲鱼养殖废水, 并考察曝气和蔬菜种类对污染物去除的影响, 设置空白、空白+曝气、空心菜、空心菜+曝气、根达菜及根达菜+曝气等6 个处理, 经过46 d 的试验, 各系统对NH4+-N、TN、TP 和COD 的平均去除率分别为99.0%、67.7%、35.3%和87.5%, 对氮素和COD 的去除具有重要作用, 但对TP 的去除率较低, 但系统表现出较强的自净作用。通过曝气, 系统对TP 和COD 的去除能力显著增加, 但未增加对TN 的去除; 同时, 蔬菜种植显著增加了TN、TP 和COD 的去除, 种植空心菜具有更高的TP 和TN 去除效能, 但COD 的去除率却略低于种植根达菜。试验结果为植物浮床处理温室甲鱼养殖废水技术的应用和推广提供了技术支撑。     

生物过滤和蔬菜浮床组合系统对温室甲鱼废水的处理效果

高浓度温室甲鱼养殖业废水的无序排放已严重危害了我国长三角地区农村生态环境.生物过滤和蔬菜浮床组合系统是温室甲鱼养殖废水生态化处理的潜在方式.为了探索生物过滤和蔬菜浮床组合系统处理温室甲鱼养殖废水的可行性,以及植物直接吸收同化作用对组合系统N、P去除的贡献率,本文选择空心菜、生菜和芹菜等3种蔬菜植物,开展了生物过滤和蔬菜浮床组合系统对温室甲鱼养殖废水的处理试验.结果表明:生物过滤与蔬菜浮床组合系统对废水化学需氧量(COD)、铵氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除率分别可达93.2%~95.6%、97.2%~99.6%、73.9%~93.1%和74.9%~90.0%.组合系统均表现出良好的碳氮磷同步脱除性能,空心菜系统对废水N、P的去除效能明显优于生菜和芹菜系统.蔬菜直接吸收作用并不是组合系统N、P去除的最主要途径,其贡献率仅为9.1%~25.0%,推测N、P主要依靠微生物作用去除.相对而言,空心菜对废水N、P的直接吸收贡献率最高,而蔬菜对N、P的直接吸收与植物生物量密切相关.研究结果显示,生物过滤和蔬菜浮床组合系统可以作为温室甲鱼养殖废水生态化处理的有效方式.     

潜流-上行垂直流复合人工湿地对氮磷去除效果

研究了潜流-上行垂直流复合人工湿地工艺对NH4+-N、NO3--N、TN和TP的去除效果。在处理负荷为30 L.d-1,水力停留时间为4.8 d时,该工艺对NH4+-N、NO3--N、TN和TP具有良好的去除效果,平均去除率分别为95%、52%、79%和81%。对3种含氮化合物的去除效果可以根据运行时间分为两阶段,在两阶段中,对NH4+-N、NO3--N和TN的平均去除率分别为93%和99%,35%和98%,71%和98%。对TP的去除效果在整个试验过程中则保持稳定。     

四种挺水植物生理生态特性和污水净化效果研究

采用人工气候室水培系统以人工污水培养慈姑(Sagittaria trifolia)、花皇冠(Echinodorus berteroi)、菖蒲(Acorus calamus)和芦苇(Phragmites australis) 4种挺水植物,比较它们的根和地上部分生物量、根长、根寿命、根孔隙度、根径向泌氧量(ROL)、光合作用等生理生态特性及对总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的去除效果。结果表明,ROL与根孔隙度、光合速率、地上生物量呈显著正相关(P<0.05),与根长极显著正相关(P<0.01);TP的去除与光合速率、COD的去除与ROL显著正相关; TN的去除与生物量极显著正相关(P<0.01),但与根生物量和地上部分生物量的比值(根茎比)显著负相关(P<0.05)。慈姑和花皇冠拥有庞大生物量和发达的根系,根孔隙度、ROL和光合作用等生理指标较高,在水培系统中的污水净化效果接近甚至优于菖蒲和芦苇,是构建人工湿地的优良植物。     

碱蓬浮床对海水养殖尾水中氮磷修复效果研究

海水养殖尾水中总氮、总磷超标是引起沿海水体富营养化的主要原因,为研究碱蓬浮床对海水养殖尾水中氮磷的去除效果,该研究设计加入碱蓬(Suaeda salsa)浮床和不加浮床的两组对比实验,通过比较修复前后碱蓬株高、生物量、含水率、根长以及各部位氮、磷的含量变化,以及水体中总氮(TN)和总磷(TP)的去除效果,探究浮床中碱蓬对总氮和总磷的吸收及其生长特性,验证碱蓬浮床对海水养殖废水中氮、磷等的去除能力。结果表明:浮床中碱蓬株高、鲜重、干重、含水率、根长较修复前均有显著增加,说明浮床中盐生植物碱蓬能够适应含海水养殖尾水水培环境;经碱蓬浮床修复,水体中总氮、总磷均明显下降,其中碱蓬对海水养殖尾水中的总氮总磷去除贡献率分别为16.10%和78.15%,浮床中碱蓬会在叶片和根系中积累氮磷。     

基于好氧反硝化及反硝化聚磷菌强化的低温低碳氮比生活污水生物处理中试研究

【背景】低碳氮比生活污水很难达标处理,多级A/O工艺、生物强化技术及生物膜技术的有机结合可有效解决这一问题。【目的】开发出一种泥膜共生多级A/O工艺并进行中试研究,驯化出高效脱氮除磷菌剂并对系统进行生物强化。【方法】通过测定中试设备出水及污水处理厂出水化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)对比分析两种工艺的污染物去除效能,利用高通量测序技术对比生物强化技术对系统微生物群落结构的影响。【结果】中试设备对COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP的去除效果均优于污水处理厂的处理工艺;驯化的低温好氧反硝化菌TN去除率最大值可达84.21%,驯化的低温反硝化聚磷菌群对磷的去除率最高可达85.75%;利用驯化菌群对中试设备进行生物强化后较好地改善了系统NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP的去除效果;经生物强化后,具有好氧反硝化和反硝化聚磷功能的Pseudomonas菌群明显增多。【结论】泥膜共生多级A/O工艺对于低碳氮比生活污水的处理具有很好的效果,利用生物强化技术可有效提高低温条件下系统污染物去除效能。     

滇池流域居民-农田混合区面源污染控制集成技术

以滇池流域六甲乡金家村为研究对象,该区为城郊典型的居民-农田混合区,总面积14万m²,其中居民区面积为7.7万m²,常驻人口780口,区内有一家约120头的养猪场,一个具有9家洗涤企业的金家村工业园区,居民区和养殖、工业废水直接排向就近的90%种植韭菜的农田区。针对该区村庄-小企业-农田-养殖业呈复区分布,污染源复杂,雨污混流污染严重,污水管网建设滞后,化肥施用过量,沟渠湿地系统破碎等现状,研发出兼顾水质净化和农田排灌的居民-农田混合区面源污染控制集成技术,包括改良化粪池与组合基质床,生态支沟,生态干渠,A/O生物处理系统,复合人工湿地等污水处理技术,以及农田内部的节氮控磷技术,如精确施肥,施用硝化抑制剂抑制氮向水体迁移,垄沟内浮萍的氮磷滞留与养分循环利用。通过12个月的连续监测表明:在非降雨日负荷为500m³/d的工况下,改良化粪池与组合基质床对COD,TP,TN的去除率分别为61.3%,50.50%,44.4%;A/O生物处理系统对COD,TP,TN的去除率分别为65.8%,55.2%,55.2%;生态支沟由于进水量小浓度高,水力停留时间长,其对COD,TP,TN的去除率均比生态干渠的高,分别高29.0%,17.5%,28.4%;系统末端复合人工湿地对污染物质的去除效果分别为COD 50.6%,TP44.9%,TN36.4%。一年内依托集成技术建设的生态工程去除污染物的总量为COD 143.71t,TP2.43t和TN16.99t,对氮磷的去除量相当于一座负荷为350～620m³/d 的市政污水处理厂去除的量。经济效益分析得出,整个系统日耗电量18度,由一名工人即可管护。传统施肥减量20%+叶面肥,每年每公顷可减少氮肥投入约2400元,增加叶面肥投入约500元,减少收入约1300元,合计增收3200元。浮萍滞留与养分循环利用,每年每公顷韭菜地相当于少施用151kg尿素和93kg过磷酸钙的氮磷含量。施用DCD和元素硫,淋溶水中硝态氮的浓度降低了59.2%,测渗水中则降低了62.2%。可见,居民-农田混合区面源污染控制集成技术不但可以有效去除污染物,而且在保证产量的情况下,增加农民收益。技术适用于城市郊区、城乡结合部及广大农村等城市污水管网未覆盖地区推广使用,具有巨大的推广潜力。     

复合人工湿地对水禽污染废水的净化效果

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的人工湿地来处理富营养化的水体,研究该人工湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除作用。研究表明:表流湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到68%,31%,93%和55%,潜流湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到75%,67%,55%和50%,复合人工湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到80%,50%,95%和90%,人工湿地不同构建类型对TP、TN的去除量没有显著差异(P>0.05),对TP的去除率、浊度和CODcr的去除量及去除率之间存在显著性差异(P<0.05),而对TN的去除率没有显著性差别(P>0.05),通过拟合进出水中不同污染物的质量浓度关系发现,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地进出水中TP、TN及CODcr之间存在显著的线性相关关系(P<0.05),相关系数分别为0.948、0.994、0.952,0.948、0.995、0.958和0.963、0.990、0.927,人工湿地进出水中浊度符合多项式方程规律,相关系数为分别为-0.523(R²=0.451,P>0.05),0.854(R²=0.8756,P<0.05)和-0.086(R²=0.197,P>0.05)。     

水培经济植物对污水中磷的吸收利用及去除效果

对13种经济植物在污水水培条件下净化污水中磷的能力进行了研究。结果表明,黑麦草(Lolium multiflorum)、水芹(Oenanthe stolonifera)、莴苣(Lactuca sativavar.angustana)、酸模(Poly-gonum iapathifolium)、生菜(Lactuca sativa)、小葱(Allium ascalonicum)、五月慢青菜(Brassica chinen-sis)等品种具有较高的净化能力。在4个半月的水培中,TP的去除量分别达到10.27、10.35、6.5~6.896、.91、5.72、5.46和6.19 g.m-2;TP的去除率分别达到94.5%、95.2%、93.6%~99.3%、99.6%、99.5%、95%和89.2%。植物吸收作用是最主要的污水磷去除机制,沉淀在污水磷净化中的作用较小。污水中磷的去除与植物的生长期密切相关。黑麦草、水芹等7种植物适宜作为苏南地区冬季化粪池污水水培植物。     

浮床空心菜对氮循环细菌数量与分布和氮素净化效果的影响

通过在塑料水箱中水培空心菜(Ipomoea aquatica),研究浮床空心菜对氮循环细菌数量、分布和氮素净化效果的影响。研究结果表明,浮床空心菜氮循环细菌总数、氨化菌、亚硝化菌、硝化菌数量极显著高于空白对照(P<0.01),浮床空心菜反硝化菌数量与空白对照差异不显著(P>0.05);氨化菌在根内、根面、水体中的分布差异不大,亚硝化菌主要分布在根内和根面,硝化菌主要分布在根面,反硝化菌主要分布在水体中;试验结束时,浮床空心菜系统和空白对照对氨氮的去除率分别为91.8%和88.5%,对总氮的去除率分别为48.2%和62.1%。通过浮床空心菜各种氮循环细菌数量、分布与氮素浓度的相关性分析,发现浮床空心菜系统中氮素的去除是植物吸收,根系表面的氨化作用,以及水体中硝化、反硝化共同作用的结果,而空白对照系统中氮素的主要去除途径是微生物的硝化/反硝化作用以及氨挥发。     

浮床植物净化生活污水中N、P的效果及N2O的排放

在温室内采用浮床无土栽培技术,研究了黑麦草(Lolium mutliflorum)、水芹(Oenanthe javanica)和香根草(Vetiveria Zizanioides)3种植物对生活污水中N、P的去除效果及净化过程中N2O的排放特征。结果表明,浮床植物系统对生活污水的TN、NH4 -N和TP具有良好的净化效果。同对照系统相比,浮床黑麦草、水芹和香根草系统对TN的平均去除率分别提高了26.2%,22.9%,4.1%;对NH4 -N的去除率分别提高了31.4%,14.5%,3.0%;对TP去除率分别提高了33.1%,54.2%,15.5%。净化周期内,浮床各系统的TN、NH4 -N和TP浓度随着污水停留时间的延长直线下降,而NO3-N浓度却因系统内硝化强度大于反硝化强度而产生了累积;植物的存在明显的促进了浮床系统的N2O排放,浮床黑麦草、水芹、香根草和对照系统N2O的平均排放通量分别为174.44μg/(m2.h),82.19μg/(m2.h),112.49μg/(m2.h)和44.81μg/(m2.h)。浮床系统N2O排放通量的日变化呈现出夜间下降而白天增加的规律,与温度的昼夜变化规律基本相同,表明温度的升降直接影响了N2O的生成及排放。     

碱蓬对不同盐度富营养化模拟海水的净化效应及其生长特性

研究了碱蓬﹝Suaeda glauca (Bunge) Bunge﹞对不同盐度(质量浓度8、16和24 g·L-1NaCl)富营养化模拟海水中总氮( TN)和总磷( TP)的净化效果,并对碱蓬生长及其不同部位TN和TP的含量和积累量进行了研究。结果表明：碱蓬在质量浓度8、16和24 g·L-1 NaCl富营养化模拟海水中均生长良好。随处理时间的延长,种植碱蓬后不同盐度富营养化模拟海水中TN和TP浓度均逐渐降低,TN和TP去除率均逐渐升高,其中在质量浓度16 g·L-1 NaCl富营养化模拟海水中TN和TP去除率最高。处理25 d,在质量浓度16 g·L-1 NaCl富营养化模拟海水中碱蓬单株鲜质量、单株干质量和株高的增量以及平均须根长均最大,单株总干质量最高,均显著高于其他2个处理组;质量浓度16 g·L-1 NaCl富营养化模拟海水中碱蓬单株叶、茎和根中的TN和TP积累量明显高于其他2个处理组,而单株种子中的TN和TP积累量则随着NaCl质量浓度提高而降低。研究结果显示：作为在滨海盐渍化土壤中生长的一年生优势物种,碱蓬可以有效地对有一定盐度的富营养化水体进行生物修复,具有对滩涂养殖废水进行生物改良和修复的潜力。     

4种不同生活型湿地植物对富营养化水体的净化效果

选择4种湿地植物菖蒲、香蒲、浮萍和金鱼藻,研究单一及组合湿地植物对高浓度污水(污水处理厂进水)、低浓度污水(污水处理厂出水)中营养物质的去除效果.结果表明: 水体中总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)浓度呈现试验前期快速下降,后期缓慢下降的趋势,表明湿地植物能有效净化污水中的TN、TP、COD,但不同湿地植物及湿地植物组合的净化效果存在差异.多种湿地植物组合比单种湿地植物对TN的净化作用强,其中香蒲＋浮萍＋金鱼藻对TN的净化效果最佳;高浓度污水中,单种挺水植物对TP的净化效果较好,低浓度污水中,则是多种湿地植物组合对TP的去除率较高;高浓度污水中,湿地植物对COD的去除率为85.1%～96.0%,其中菖蒲、香蒲去除效果最佳,低浓度污水中,湿地植物对COD去除率为76.9%～94.8%,以菖蒲＋浮萍＋金鱼藻去除效果最好.总体看来,湿地植物对高浓度污水中TN、TP、COD的净化效果好于低浓度污水,两种水体的pH都得到改善.     

硝化细菌对加州鲈池塘水质影响及底质净化作用

为研究有益菌硝化细菌(Nitrifying bacteria)对加州鲈(Micropterus salmoides)高密度养殖池塘水质及底质的影响,在模拟加州鲈高密度养殖池塘单独施用硝化细菌,通过检测养殖水体pH、氨氮(NH4+-N)、亚硝酸盐氮、总氮(TN)及总磷(TP)等水质指标,底质沉积物中有机物、全氮及全磷等指标以及池塘浮游动植物量,以评价硝化细菌处理对加州鲈高密度养殖水体水质影响及底质净化作用。结果表明,硝化细菌能够稳定养殖水体pH,降低水体亚硝酸盐氮浓度,减缓养殖水体TN浓度上升,去除底质沉积物中有机物及全磷含量,有机物去除率达54.17%,全磷去除率达43.34%。硝化细菌处理前期浮游动植物总量高于对照池塘,后期逐渐减少并趋于稳定。     

菖蒲和石菖蒲的生长特性及其对生活污水净化功能的比较研究

以菖蒲和石菖蒲为对象,通过漂浮栽植研究了其在不同浓度生活污水中的生长特性及其对污水TN、NH3-N、TP、CODCr的去除情况。结果表明,菖蒲在中浓度污水中生长最好,其生物量显著高于低、高浓度,而石菖蒲在低浓度污水中生长最好,其生物量显著高于中、高浓度。菖蒲对中浓度污水中TN、TP、CODCr的去除率分别为96.85%、82.62%、88.89%,对低浓度污水中TN、TP、CODCr的去除率分别为99.87%、91.38%、83.34%,净化效果均高于高浓度(96.58%、80.96%、77.55%),但对NH3-N的去除率在高浓度污水中最好,为99.46%。石菖蒲净化中浓度污水的效果最好,对TN、NH3-N、TP、CODCr的去除率分别为94.20%、78.06%、89.43%、74.98%,对高浓度污水中的NH3-N、TP、CODCr的去除效果也较好,去除率分别为94.62%、91.95%、87.08%,但对TN去除率为59.14%,显著低于低浓度(98.73%)和中浓度(94.20%)。     

植物在水产养殖废水处理中的研究进展

植物在生长繁殖过程中能吸收利用、富集、吸附和固定水产养殖水体中的有机物、无机物和重金属,降低养殖水体中的TP、TN、TSS、COD和BOD。同时,植物在水体中可通过其发达的通气组织和根系传输氧气,为微生物和其他生物的代谢活动提供适宜的条件。选择合适的植物构建人工湿地,通过人工湿地中植物、微生物和基质的物理作用、化学作用和生物作用处理水产养殖废水,可建立循环的水产养殖模式。将植物应用于水产养殖废水的处理,是实现可持续发展的生态型水产养殖的基础。本文综述了近年来藻类和高等植物在水产养殖废水处理中的研究进展。     

潜流型菖蒲人工湿地不同C/N对污染物的去除效率

选取炉渣和砾石为基质,以无植被为对照,分别设置低、中、高浓度的3个碳水平(C1、C2、C3)和3个氮水平(N1、N2、N3)处理,研究潜流型菖蒲人工湿地在不同C/N下净化生活污水中COD、总氮(TN)、总磷(TP)的效果。结果表明,在不同C/N下,菖蒲人工湿地对污水中COD、TN的去除效果显著高于无植被的人工湿地,菖蒲植被能增加人工湿地COD去除率10.53%,增加TN去除率6.73%;而对于TP的去除,有无植被无显著差异。随着进水N、P浓度及C/N的变化,菖蒲湿地对COD、TN和TP的去除率分别为67.57%～75.85%、20.91%～56.82%和7.15%～17.78%;同时,菖蒲植株对N、P的积累量也相应的变化,其地上部的N、P积累量为4.44～14.79和1.11～3.37g.m-2,平均占湿地N、P去除率的6.91%和10.67%;地下部的N、P积累量分别为2.35～5.20和0.74～1.41g.m-2,平均占湿地N、P去除率的2.69%和6.02%。植物地上器官对湿地N、P的积累量大于地下部,有利于通过收割作用去除湿地系统中的N、P。     

铜和磺胺甲唑复合污染下人工湿地对禽畜养殖尾水的处理效果

为研究人工湿地同步去除养殖尾水中重金属和抗生素的效果, 文章以铜(Cu)和磺胺甲唑(Sulfamethoxazole, SMZ)为例, 设计了5组小试垂直流人工湿地模拟处理不同重金属-抗生素复合水平的养殖尾水(A: 空白; B: Cu 2 mg/L; C: Cu 2 mg/L, SMZ 5 mg/L; D: Cu 20 mg/L, SMZ 0.2 mg/L; E: Cu 20 mg/L, SMZ 5 mg/L), 探究复合污染下人工湿地处理效果的差异。结果显示, 复合污染下人工湿地对模拟禽畜养殖尾水中的N、P、化学需氧量(Chemical Oxygen Demands, COD)、Cu和SMZ仍具有较高的去除率和较为稳定的去除效果, 各组平均去除率均达到99%, 复合污染的影响主要体现在氨态氮(Ammonia Nitrogen, NH₃-N)和总氮(Total Nitrogen, TN)的去除上。添加不同浓度Cu和SMZ后, 各组NH₃-N平均去除率依次为81.75%、87.59%、79.50%、74.45%和65.41%, TN平均去除率依次为81.59%、87.63%、80.82%、74.15%和67.56%, C、D和E组植物地下部分干重分别较A组下降了 22.22%、30.58%和30.64%, 复合污染对植物产生毒害作用, 使微生物的群落结构产生变化, 一些在氮去除过程中具有重要作用的微生物比如Propionicicella和Bacillus丰度降低, 从而影响NH₃-N 和TN的去除。     

滤渠-塘组合系统对城市旅游区降雨径流污染的离线截控作用

提出了一种控制城市旅游区降雨径流污染的滤渠-塘离线组合处理系统,并研究了该系统对降雨径流污染的离线截控作用.结果表明:无论从单次降雨事件还是从年度上分析,该系统通过有效地分流初期污染降雨径流,均可降低降雨径流中污染物的浓度和体积平均粒径,并对降雨径流中污染物的负荷具有较高的持留效率,是一种高效的处理系统,比较适用于土地利用相对紧张的城镇区域.2005年该系统对降雨径流中总悬浮物(TSS)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)负荷的年持留率分别达到86.4%、85.5%、83.9%和82.9%.以2005年6月26日的次降雨事件为例,该系统对降雨径流水量的削减率为67.9%,对污染物中各种形态氮的去除效率高于磷,对TSS、COD、TN和TP负荷的持留率分别为97.0%、89.2%、94.9%和96.2%.该系统还可以有效地拦截降雨径流中的大部分颗粒物.     

水产养殖水体附着生物对磺胺甲恶唑胁迫响应及其降解效应

研究通过模拟养殖水体,探究附着生物对磺胺甲恶唑(SMX)的胁迫响应及其对SMX的降解途径。结果表明,在5和10 mg/L SMX胁迫下,附着生物胞外聚合物(EPS)分泌较对照组增加31.3%和21.5%,抗氧化能力降低20.6%和31.8%,但生物量的积累没有显著差异。SMX使附着生物抗氧化系统受到损伤,并刺激其分泌更多胞外聚合物以提高耐受性。去除实验结果表明,附着生物会促进SMX的消减, 1 g/L附着生物在第14天对SMX的去除率为25.10%。主要降解中间产物有N4-乙酰基-磺胺甲恶唑(TP295)、对苯醌亚胺(TP107)、去砜基磺胺甲恶唑(TP189)和去氨基磺胺甲恶唑(TP238),键的断裂和苯环上氨基反应是SMX降解的两种主要途径。研究结果对评估SMX在养殖水体中的生态风险和利用附着生物去除SMX提供技术支撑。