不同流态水培系统净化温室甲鱼养殖废水

温室甲鱼养殖业是我国长三角地区村镇经济的重要水产产业,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与生产用水质量与安全。本文采用静态水培系统处理温室甲鱼养殖废水原水、动态水培系统处理经曝气生物滤池处理后的温室甲鱼养殖废水,结果表明,静态和动态水培系统对污染物均具有良好的去除作用,在COD和TN的去除上静态水培系统优于动态水培系统,而对TP的去除效果相当;两套系统空心菜直接吸收对TN和TP的去除贡献率分别为14.1%~17.5%和12.2%~13.0%;从运行费用和操作管理方面考虑,静态水培空心菜系统具有优势,适用于集约化甲鱼养殖场的废水处理,但在空心菜利用上,需加强预处理以降低Cr、Pb等重金属超标风险。试验为水培空心菜系统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。     

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。     

浮床植物系统对富营养化水体中氮、磷净化特征的初步研究

以浮床空心菜(Ipomoea aquatica)、水芹(Oenanthe javanica)和无植物系统为对象,研究了其在富营养化水体中对N、P的去除及其N₂O的排放情况.结果表明,浮床植物系统对水体中N、P具有良好的净化效果,植物组织所累积的N、P量分别占各自系统去除量的40.32%～63.87%,说明植物的同化吸收作用是N、P去除的主要途径.换水周期内浮床植物系统中硝化反应进行充分,而反硝化反应相对缓慢,导致系统具有较高的NH₄⁺-N去除率,而产生NO₃--N累积.植物的存在降低了系统中N₂O的排放通量.生长较好的空心菜系统在换水前后平均N₂O排放量最低,为17.14μgN·m^-2h^-1,空白高达8.08μgN·m^-2h^-1,水芹为37.38μg N·m^-2·h^-1.     

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。     

框式复合型生态浮床对富营养水体浮游植物群落结构的影响

生态浮床作为一种净化富营养化水质、改善水体生态系统的手段已得到国内外水环境工作者广泛关注。浮游植物生物量及群落结构的变化是水体富营养程度的重要表征。利用现场水池实验法,研究了一种沸石吸附和植物吸收协同去除水体氮磷、浮床内有足够水面空间的新型框式复合型生态浮床,与传统聚苯乙烯发泡板生态浮床的水质净化效果及对浮游植物群落结构影响的比较。试验历时2个月,供试水体为河道水体,供试植物为陆生植物旱伞草(Cyperus alternifolius)。试验设空白对照、框式浮床和传统浮床3个处理,每个处理重复3次。每隔2周对各处理水样的理化指标和浮游植物群落进行检测。浮游植物测试结果表明,试验前2周,供试水体由天然河道转入水池,综合环境的骤变导致各处理水体中蓝藻门的颤藻(Oscillatoria Vauch)和螺旋藻(Spirulina Turp.)这2种大型藻类被绿藻门的栅藻(Scenedesmus Mey.)和小球藻(Chlorella Beij.)等小型藻类取代,浮游植物的生物量从20mg/L急剧下降至3mg/L以下。此后,空白对照处理组中浮游植物密度和生物量单峰回升,显著高于2种浮床处理组(P6ind./L和5.21mg/L,贡献率在90%以上。水质结果显示,与空白对照比较,两种浮床系统对各种形态的N、P均有显著的去除作用(P4-N和TP的去除效率达到了极显著(P<0.01)水平,并且框式浮床对N、P的去除效率高于传统浮床。结合浮游植物总生物量与各种形态N、P的正相关关系,尤其是与TP、TDP的显著正相关性(P<0.05),推测生态浮床系统对浮游植物的影响可能是通过系统对营养物质的去除来实现的,同时,对P的高效去除也可能是浮床系统抑制蓝藻水华的因素之一。       

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。     

浮床黑麦草对城市生活污水氮循环细菌繁衍和脱氮效果的影响

通过设施大棚内容积为1.5m3的人工模拟池试验,研究了浮床黑麦草对模拟城市生活污水氮循环细菌繁衍和脱氮效果的影响。通过研究,阐明浮床植物去除污染水体氮素的可能途径。研究结果表明:浮床黑麦草对模拟城市生活污水总氮和氨氮的去除效果分别达到了31.6%和43.0%;浮床黑麦草根际和根系正下方是各类氮循环细菌生长的最佳区域;浮床黑麦草处理有效地提高了系统氮循环细菌的数量,16d的试验结束时细菌总数(A,单位为CFU.mL-1)达到最大值,其lg(A/(CFU.mL-1))增加至8.82,各类氮循环细菌比对照高3-5个数量级;同时,浮床黑麦草处理显著提高了氮循环细菌的群落多样性,系统内氨化菌、硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌共存;明确了浮床黑麦草的吸收同化和氮循环细菌的生物脱氮是浮床黑麦草净化水质的两个重要途径。     

潜水式生态介质箱对黑臭水体的修复效果

生态浮床作为一种常规治理技术得到了广泛使用,但其只能修复表层富氧水体,对下层缺氧水体的修复能力有限.本研究针对实际黑臭水体的修复需要,设计了潜水式生态介质箱(潜水组),并以传统的生态浮床(浮床组)为对照进行对比试验,研究修复前后黑臭水体的水质变化,考察了水生植物的生长状况及N、P积累能力.结果表明:随着修复时间的延长,两组处理对各污染物的去除率均逐渐升高,其中潜水组去除全氮(TN)、铵氮(NH4^+-N)、全磷(TP)的能力优于浮床组,但其去除化学需氧量(CODMn)的能力稍逊;潜水组植物(苦草)的生长状况优于浮床组植物(菖蒲),且苦草对水体中TN、TP的吸收积累能力和去除贡献率均优于菖蒲;此外,苦草的质膜透性、丙二醛和叶绿素含量均低于菖蒲,说明苦草更适于在黑臭水体中生长,该潜水式生态介质箱是新型的一体化原位修复装置,更适用于黑臭水体的修复实践.     

陶粒浮床对草鱼养殖池塘水质和浮游植物的影响

为了探讨陶粒浮床对草鱼养殖池塘浮游植物群落结构的影响, 将6个池塘随机分为两组, 分别为浮床组和对照组, 2013年510月对养殖池塘的藻类群落结构和水质因子进行定期采样分析。结果表明: 浮床组池塘水体透明度显著高于对照组(P0.05), 养殖后期, 浮床组主要营养盐指标显著低于对照组(P0.05), 微生物总数显著高于对照组(P0.05)。水质理化指标波动范围小, 系统稳定性较强。试验期间共检出浮游藻类8门111属179种, 其中绿藻93种, 蓝藻25种, 硅藻23种, 裸藻17种, 黄藻6种, 甲藻5种, 金藻5种, 隐藻5种。在养殖中后期, 陶粒浮床对藻类的种类组成有显著影响, 藻类种数明显高于对照组, 浮床组和对照组浮游植物数量范围分别为101. 95106614.95 106 ind./L和151.43106612.60 106 ind./L, 生物量范围分别为90.79402.85 mg/L和116.33831.55 mg/L, 到养殖中后期(8月份以后), 对照组浮游植物的生物量显著高于浮床组(P0.05)。绿藻门和蓝藻门的贡献率一直占总密度的90%以上。浮游植物群落呈明显的季节变化, 绿藻门呈先降低后升高的趋势, 蓝藻门相反。试验初期浮游植物的优势种为栅藻; 在试验开始30d后, 浮床组栅藻继续保持优势藻的地位, 对照组的优势种则变为平裂藻和微囊藻; 78月份, 浮床组和对照组的优势种均为蓝藻门的平裂藻, 9月份后优势藻逐渐由栅藻和绿球藻取代。浮床组和对照组藻类多样性指数无显著差异, 物种丰富度均呈逐渐下降的趋势, 范围为3.165.59, Shannon指数和Simpson指数均呈先降低后升高的趋势, 范围分别为1.502.46和0.540.87。陶粒浮床对改善池塘水质、丰富藻类种类组成、降低过高生物量和微囊藻爆发的风险有一定作用。       

滇池入湖河口生态浮床植物筛选研究

通过植物适应性试验、植物抗逆性试验、植物根系氧化力测定及水体水质指标检测等方法,研究了美人蕉(Canna generalis Bailey)、香根草(Vetivaria zizanioides.)、茭白(Zizania latifolia.)、香蒲(Typha angustata Boryet Chaub)等4种植物对污染水体主要污染物(有机污染物、总磷、总氮)的去除效果,以选择适用于滇池大清河入湖河段污染水体修复的生物浮床植物种。各项指标综合分析结果表明,四种备选植物在对污染胁迫的适应性以及对水体污染物的去除能力均存在较大差异,其中美人蕉对污水环境的适应性最强,对污染物的去除效果也较理想。经比较认为以美人蕉为主,辅以香蒲(T.angustata Boryet Chaub)及其他伴生种是构建大清河生物浮床较合理的群落结构。     

添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响

为研究过磷酸钙不同添加量对蔬菜废弃物堆肥过程中氨气和温室气体排放的影响,以生菜的废弃菜叶和玉米秸秆为原料,以过磷酸钙肥料为添加剂,进行了27 d的曝气供氧堆肥,对堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放(N2O、CH4和CO2)进行了监测.试验共设6个处理,除CK处理(不添加过磷酸钙)外,其余处理依次根据混合物料初始总氮物质量的5%、10%、15%、20%和25%的比例添加过磷酸钙.结果表明:添加过磷酸钙对减少堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放均有明显效果,氨挥发总量较CK减少了4.0%~16.7%,总温室气体CO2排放当量减少了10.2%~20.8%.堆肥过程中排放的NH3对温室效应的贡献相对较大,各处理NH3的CO2排放当量为59.90~81.58 kg·t-1,占4种气体总CO2排放当量的69%~77%.蔬菜废弃物堆肥过程中适量添加过磷酸钙是减少氨挥发和温室气体排放并提高堆肥品质的有效措施.     

不同采收方式对富养化河道浮床空心菜生物产出的影响

以浮床空心菜为研究对象,在过水河道条件下,研究了不同采收周期(14 d采收1次、21 d采收1次、28 d采收1次)和留茬高度(15 cm、25 cm、35 cm)组合对浮床植物生物产出的影响.结果表明:刈割后的植物仍能够适应过水河道环境,并在其生长周期内持续生长.经110 d的生长,分枝数提高了近5倍,最长根长27.55 cm,平均根长15 cm,根系直径达11cm.单株根鲜重可达146 g,每平方米浮床根部可吸附颗粒物3.36 kg.新芽生长速率随采收次数增多,处理组均呈现先不断提高然后减小的趋势,变化幅度为0.54～3.7cm·d-1,对照组为1.63 cm·d-1.适当刈割能提高新芽再生速率.单次收获生物量同新芽变化规律相似,即先逐渐增多然后减小,生物量增长速率变化幅度3.83～37.9 g·m-2·d-1.从总生物量来看,28 d采收1次留茬25 cm、35 cm组的生物量(干重)产出最高,达2112 g·m-2;从茎叶比看,每14 d采收1次3个留茬高度,及每21d采收1次留茬15 cm和25 cm方式收获生物量茎叶比较佳.综合考虑产量、质量及浮床便捷管理,每21 d采收1次留茬15 cm的采收方式效果最佳,此时新芽平均生长速率1.88 cm·d-1,平均茎叶比＜1,总生物量1966 g·m-2.     

鱼腥草浮床对养殖水质及罗非鱼非特异免疫力的影响

通过构建中草药鱼腥草与罗非鱼共生池塘养殖系统, 研究了该系统中鱼腥草作为浮床植物对吉富罗非鱼非特异免疫力影响和对养殖水质的调控作用。结果显示, 在持续3 个月的养殖实验过程中, 实验塘COD、NH4+-N、NO2 – -N、TP 和PO4^3-–-P 等主要水质指标均显著低于对照塘(P<0.05); pH、DO 则呈不规律波动, 实验塘与对照塘无显著差异。实验塘罗非鱼血清溶菌酶(LSZ)、一氧化氮(NO)、碱性磷酸酶(AKP)以及超氧化物歧化酶(SOD)酶活力均高于对照塘(P<0.05), 丙二醛(MDA)活力则低于对照塘(P<0.05)。此外, 实验塘和对照塘罗非鱼平均成活率分别为95.25%和88.15%;实验塘罗非鱼的相对增重率和特定增长率分别达到326.63%和161.19%, 远远高于对照塘的264.4%和143.68%。结果表明: 鱼腥草浮床对罗非鱼池塘养殖水质具有明显的调控作用, 可较好促进水体的自净功能。同时, 鱼腥草浮床可明显提高罗非鱼非特异免疫能力, 从而提高其成活率及产量。     

南京市郊区集约化大棚蔬菜地N2O的排放

采用静态暗箱-气相色谱法,研究了南京市郊区集约化生产管理下,芹菜-空心菜-小白菜-苋菜轮作菜地与休闲裸地的N2O排放通量的动态变化,及其与土壤温度、湿度以及NO3--N和NH4+-N含量的关系.结果表明： 轮作菜地的N2O累积排放量达1372 kg N·hm-2,显著大于休闲裸地(29.2 kg N·hm-2);轮作菜地生态系统N2O-N的排放系数高达46%.4种蔬菜地中,空心菜地对轮作菜地的周年累积排放量贡献最大,为53.5%,小白菜地次之,为31.9%,芹菜地和苋菜地最小,分别为4.5%和4.8%.轮作菜地的N2O排放通量与土壤温度呈显著正相关,Q10为2.80;土壤湿度以及NO3--N和NH4+-N含量与轮作菜地的N2O排放通量之间的相关性不显著.     

周丛藻类及其在水质净化中的应用

周丛藻类广泛存在于自然界水体中,具有生物量大、生态功能强、水质响应灵敏等特征.周丛藻类通过吸收代谢利用、吸附和络合等过程去除水体污染物质,用于水质净化,具有耐污能力强,N、P去除效果好,藻类细胞回收利用价值高等优点,推广应用前景广阔.近年开发的藻丛刷系统、周丛藻类 生物膜系统和周丛藻类水产养殖系统等已经成功用于畜禽水产养殖废水、生活污水处理.而周丛藻类的生存规律、对污染物浓度的生理响应机理和污染物质吸收利用的分子生物学机制仍有待进一步研究.     

无土栽培美人蕉等植物处理生活废水的研究

采用无土栽培美人蕉、蕹菜、水稻、野生稻处理生活废水 .结果表明 ,静态试验中 COD、T- N、T- P等污染物的平均去除率 ,4种植物处理比对照分别高出 8.7～1 9.8%、2 0 .3～ 66.6%、2 3.5～ 61 .7% .4种植物对污染物的去除能力为美人蕉、蕹菜 >水稻 >野生稻 .3级植物塘系统中污染物去除率分别为 BOD2 79.7%、COD 71 .1 %、T- N66.5%、T- P 60 .7% ,而人工土快滤与植物塘的复合系统中则为 BOD583.9%、COD79.3%、T- N64.8%、T- P40 .9% .     

无瓣海桑模拟湿地系统对污水的争化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统,分别用正常浓度(SW)、5倍浓度(FW)和10倍浓度(TW)3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成污水中污染物总净化率平均为N 84.6%,P 91.2%,Cd 91.2%,Pb 94.8%,Zn 84.9%,Cu 87.1%,其中土壤子系统在总净化率中所占比例平均为N 54.5%,P 76.5%,Cd 99.1%,Pb 99.6%,Zn 99.3%,Cu 99.2%.重金属有99%以上是积累在土壤中,表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体,这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一.与不栽种植物的比较,栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高,说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用.由于土壤中N、P被无瓣海桑吸收用于生长,栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少.     

无瓣海桑模拟湿地系统对污水的净化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统,分别用正常浓度(SW)、5倍浓度(FW)和10倍浓度(TW)3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成污水中污染物总净化率平均为N 84.6%,P 91.2%,Cd 91.2%,Pb 94.8%,Zn 84.9%,Cu 87.1%,其中土壤子系统在总净化率中所占比例平均为N 54.5%,P 76.5%,Cd 99.1%,Pb 99.6%,Zn 99.3%,Cu 99.2%。重金属有99%以上是积累在土壤中,表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体,这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一。与不栽种植物的比较,栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高,说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用。由于土壤中N、P被无瓣海桑吸收用于生长,栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少。