水葫芦污水治理及资源化利用研究进展

水葫芦是“外来入侵物种”之一,如不加以控制,会造成多种危害,但是水葫芦有着很强的吸收氮、磷的能力,同时还能吸收重金属、抑制藻类生长等功效,如果合理利用,在污水治理方面具有较高的应用价值.在利用水葫芦进行污水治理的同时,要考虑到污染物最终转移出水体,以及收获后的水葫芦的最终处置方式,以避免造成二次污染和资源浪费.本文简要介绍了水葫芦的生长条件、生物量和营养成分,阐述了污水治理和资源化利用方面的研究状况,最后展望了水葫芦在这两方面的研究趋势.     

水葫芦能源利用的生命周期环境影响评价

水葫芦厌氧发酵能源化利用已成为水葫芦处理与资源化利用的一个重要途径,以汀苏省农业科学院水葫芦中试基地与常州市武进区水葫芦综合利用示范上程为案例,利用生命周期评价的方法建立水葫芦厌氧发酵产沼气工程污染物排放的清单,并对系统生命周期环境影响进行评价,以水葫芦能源利用产生1 MWh电能为功能单位,评价其对环境产生的影响.研究过程将整个生命周期分成3个阶段:水葫芦厌氧发酵预处理、水葫芦厌氧发酵产沼气发电和沼液沼渣农田应用,重点考虑了3种环境影响类型:全球变暖、环境酸化和富营养化.评价结果为:各类型环境影响指数分别为2.1×10-3、4.89×10-2和1.98×10-1,与能源作物发电及传统火力发电相比较,水葫芦厌氧发酵能源化利用中的CO2、SOx、NOx等污染物排放量均较低,对环境的负面影响最小,但水葫芦能源利用的生命周期效率仅为0.09,低于能源作物热电联用的技术途径(0.119).降低水葫芦厌氧发酵能源化利用中的石化能源消耗、控制堆肥及沼液沼渣有机肥施用过程中氨挥发损失,对于提高水葫芦能源转化效率与降低环境影响指数至关重要.     

水葫芦能源化利用研究进展

水葫芦能源化利用,可获得数量可观的生物质能。水葫芦对生长环境要求不高,生长迅速,将其用于环境治理、生态修复、以及用作堆肥、饲料等领域,符合经济可持续发展的要求。近年来水葫芦能源化利用主要集中在水解和发酵、炭化、气化、固化成型、厌氧消化以及综合利用等方面,取得了一定进展,也存在一定问题。今后将重点研究如何提高水葫芦能源化利用的效率以及拓展水葫芦的利用途径,提高水葫芦的环境友好性。     

水葫芦对水中污染物富集效果与资源利用研究

对被生活污水污染的水体进行限量投放水葫芦试验,1个月后,对污染物去除率为78.8％,富集氮6.6 kg、磷0.95 kg.并总结了水葫芦资源再利用的方法,分析其利用过程中需要注意的几个问题.     

水葫芦放养的生态风险及控制对策

简述了水葫芦对富营养化水体修复的利用,分析了开放性水域放养水葫芦可能存在的生态与环境风险,提出了减少与控制水葫芦放养环境风险的七项措施,以期为水葫芦的水体修复技术应用与示范提供参考。     

水葫芦饲喂生长肥育猪试验

水葫芦为雨久花科凤眼莲属多年生水生草本植物,具有生长快,产量高,适应性强,不占用耕地及管理简便与利用时间长等特点.农村普遍用于养猪,进行鲜水葫芦饲喂生长肥育猪的试验,探索水葫芦饲喂生长肥育猪的效果,以期为生猪养殖提供参考.     

水葫芦的资源化利用

在治理水葫芦的同时应充分考虑水葫芦的资源化利用，水葫芦对于水质有很好的净化作用，可以吸收和吸附氮、磷和重金属，分泌物可以抑制水体中藻类的生长；利用水葫芦来养殖蚯蚓和栽培蘑菇；水葫芦还可以食用和药用，含有的纤维素造纸和制成工艺品；发酵制沼气，每克干水葫芦的产气量约为0．344L，将水葫芦与动物粪便混合发酵，利用沼气发电，沼液和沼渣制成有机肥等。在大规模因地制宜地利用水葫芦的同时，将水葫芦这个水中有害植物变废为宝。     

2种水葫芦-微生物系统水质净化效果的比较

[目的]研究无锡本地水葫芦和云南紫根水葫芦的水质净化效果。[方法]采用10种分离培养基分析2种水葫芦根际微生物的分布和数量,并通过监测水葫芦生物性状及水质指标,分析比较无锡水葫芦和云南紫根水葫芦的水质净化效果。[结果]水体中自然存在的微生物、浮游动物等对COD、氨氮、总磷具有一定的降解能力,种养水葫芦能进一步增强总氮、COD、总磷的降解,且无锡水葫芦对总氮降解能力好于紫根水葫芦,紫根水葫芦对COD、总磷的降解能力较强;无锡水葫芦生物量明显大于紫根水葫芦,无锡水葫芦生物量的增加是由叶柄增重引起的,而紫根水葫芦是由根系增重引起的。2种水葫芦老根的根际放线菌数量差异不明显著,新根的大多根际微生物数量差异明显。[结论]云南紫根水葫芦净化水质的能力强于无锡本地水葫芦,为利用水葫芦修复富营养化水体提供了理论依据。     

温度对布奇水葫芦象甲成虫取食量的影响

水葫芦Eichhorniacrassipes (Mart.)是危害严重的多年生水生杂草 ,原产于南美 ,现广泛分布于北美、亚洲、大洋州和非洲的很多国家。近年水葫芦在中国南方各省扩散蔓延迅速 ,连片覆盖湖泊 ,堵塞河道 ,对航运、排灌、水产养殖等产生严重危害[1 ] 。目前生物防治是治理水葫芦的主要方法[2～6] 。中国自 1 995年开始引进天敌防治水葫芦[7] 。笔者研究了从泰国引进的水葫芦天敌布奇水葫芦象甲Neo chetinabruchiHustache成虫取食量的温度效应 ,旨在为利用其成虫防治水葫芦提供科学依据。1　材料与方法虫源 :布奇水葫芦象甲N .bruchi于 2 0 0 1年…     

水葫芦青贮饲喂羊的育肥效果

部分水生植物(水葫芦、狐尾藻、眼子菜、鱼草、扁草等)含有较高的粗蛋白、矿物质等营养素,是潜在的家畜饲料来源[1].水葫芦在中国分布广泛,生物量大,产量高,达450～750t/hm2.水葫芦对富营养化水体环境的净化能力强,又具有改善生物多样性功能.但由于过度生长,常覆盖大量水面,堵塞河道,影响航运,降低水中溶氧量,严重影响水生生物多样性[2].通过水葫芦饲料资源化利用,可大量消耗水葫芦,形成水牧生态循环体系,具有很大的潜在经济效益与环境生态效益[3-4].     

厌氧消化技术在农村生活污水处理中的应用

随着全国农村人居环境整治的推进，农村生活污水治理越来越受到重视，亟需根据农村地区的特点和当地水环境容量，优选适宜的处理技术。厌氧消化技术因为运行管理简单、处理费用低而被国内外视为适合农村地区的低成本、低维护处理技术，已在农村生活污水处理中得到了广泛应用。本文综述了化粪池、农村户用沼气池、生活污水净化沼气池、厌氧滤池、组合处理工艺等厌氧消化技术在农村生活污水处理利用中的研究与应用现状，并从建设目标、工艺过程、停留时间、进水浓度、出水水质、建设投资、运行成本等方面对几种厌氧消化技术进行了对比和总结，最后对厌氧消化技术在农村生活污水处理中的应用提出建议。     

草食性鱼种抑制凤眼莲生长的试验

通过严密的设计,在相同规格的16只网箱中,采用草鱼、杂交鱼[草鱼（6）和赤眼鳟（早）杂交繁育的F1]、三角鲂、赤眼鳟、异育银鲫和翘嘴红鲐等为试验对象,对凤眼莲生长的影响进行研究。结果表明：不同品种的鱼苗具有不同的控制凤眼莲的能力;在2．5～9．0cm范围内各鱼苗食用凤眼莲能力依次为：草鱼〉杂交鱼〉三角鲂〉赤眼鳟〉异育银鲫〉翘嘴红舶。     

水葫芦生防菌的分离筛选及初步鉴定

【目的】分离筛选对水葫芦具有强致病性菌株,为水葫芦生物防治奠定理论基础。【方法】利用组织分离法,从自然发病水葫芦叶片上分离获得对水葫芦有强致病性的菌株并纯化培养;用玻片保湿法观察菌株分生孢子与分生孢子梗形态特征;根据柯赫氏法则对自然发病与接种叶片发病情况进行验证对比;通过查阅《真菌鉴定手册》对菌株进行形态学鉴定。【结果】经组织分离法提取纯化得到菌株BG11,该菌在PDA上生长较好,菌落紧密,表面灰白色,呈绒毛状;分生孢子合轴产生,2～5个分生孢子着生在分生孢子梗上,分生孢子为短圆柱形,单胞无色,有油球,长度为12．50～17．50μm,大多数为13．75～17．00μm,宽度为4．50～5．50μm;将BG11菌株接种到健康水葫芦叶片上表现为自然发病叶片类似症状,且两者分生孢子梗及分生孢子形态一致。【结论】初步鉴定BG11菌株为水葫芦炭疽菌Colletotrichum sp．,对水葫芦具有强致病性。     

水葫芦富集水体养分及其农田施用研究

采用自然水体养殖及农田施用试验方法,对水葫芦(Eichhornia crassipes)的N、P、K吸收能力及其在农田施用效果进行了研究.结果表明,在研究试验条件下,水葫芦对N、P、K的富集系数分别达到N6641倍、P16 667倍、K6 560倍,42 d对N、P、K的吸收量可高达40.57、6.95和81.14 g·m~(-2).与常规施肥处理相比,施用水葫芦处理(等量的N、P投入)的土壤速效N除了苗期显著降低外,其他各时期无显著筹异,而速效P和速效K从苗期开始一直表现为不同程度的升高,说明施用水葫芦可促进土壤速效P、K的增加.但要获得较高的产量水平,应适当增加前中期氮肥施用水平.采用水葫芦控制性种养既可实现养分在水体与农田间的循环,还可减少农田化肥的施用量和农业面源污染,是一种良性的循环模式.     

水葫芦生态工程措施对太湖竺山湖水环境修复效果的研究

采取以水葫芦(Eichhornia crassipes Solms)等为代表的生态工程措施净化污染水体,成为污染水体治理的发展趋势。在太湖流域,虽然已有多年的工程措施经验,但尚无针对该种生态工程措施实施过程中对水质改善影响的系统性研究,为此对2011年太湖竺山湖种养66.7 hm2水葫芦期间水体营养盐吸收和水质净化效果进行了调查研究,结果表明:受风浪扰动等水文气象条件的影响,工程区内外水体交换强烈,水体透明度、p H等基本理化指标变化不明显,水葫芦种养区内未出现厌氧现象,水葫芦工程措施对颗粒物及蓝藻具有滞留效果,使得水葫芦种养区水体TN、TP含量较高,其变化幅度分别为1.13~3.30、0.085~0.165 mg·L-1,低于外围水体中TN、TP含量;受气温及水流等影响,水体中蓝藻密度在8月份达到高峰,放养区内叶绿素含量为77.97 mg·m-3,同期边缘和外围含量分别为84.40、86.84 mg·m-3,植物根部叶绿素含量较高,表明水葫芦根须对蓝藻细胞具有较强的拦截作用。全年收获20000 t水葫芦,从水体中共带出N、P、K的量分别为19.8、2.4、44.5 t,表明规模化种养以水葫芦等为代表的生态工程措施具有较好的水体净化功能,为扩大利用水葫芦等速生漂浮植物建立的"移动湿地式"生态工程措施治理较大面积富营养化水体提供了依据。     

水葫芦根系脱落物的氮磷含量分析

为了探讨水葫芦净化富营养化水体过程中根系脱落物的氮磷释放对于水质的影响,在滇池草海水域,利用围栏控制性种养水葫芦,于2013年5-11月,每隔30 d监测单元框内水葫芦生物量(鲜重)与干重,采集水葫芦样品测定植株氮磷含量;收集单元框内根系脱落物,并监测鲜重与干重及其氮磷含量。结果显示:(1)5-9月(旺盛生长期)和10-11月(逐渐枯萎期)的水葫芦植株干物质氮磷含量无显著差异(P>0.05),但是旺盛生长期内水葫芦的生长速率明显高于逐渐枯萎期(P<0.05),使得旺盛生长期内水葫芦对水体氮磷的净化效果明显优于逐渐枯萎期。(2)根系脱落物的鲜重仅占水葫芦鲜重增加值的7.72%;根系脱落物的干重仅占水葫芦干重增加值的2.10%,根系脱落物含氮量仅占水葫芦植株含氮量增加值的2.50%;根系脱落物含磷量仅占水葫芦植株含磷量增加值的3.05%。分析认为,与水葫芦植株从水体带走的氮磷量相比,随着根系脱落物降解释放而返回水体的氮磷量极少,不会对湖泊水质造成负面影响。     

水葫芦生长对水质的影响规律研究

[目的]探讨水葫芦生长对水质的影响规律。[方法]对一水葫芦分布密度和盖度较高的河流选取3个点进行跟踪调查研究,分出苗期、生长初期、生长盛期、生长后期、枯死期以及沉淀期,对水体中水温、透明度、pH、溶解氧、总氮含量以及总磷含量进行定点检测。[结果]5～9月是水葫芦生长旺盛期,随着其生命活动的加强,水体透明度逐渐增加,溶解氧含量有所增加;同时,水体中总氮、总磷含量明显下降;10～12月,当水葫芦生物量扩大到一定程度时,水质逐渐恶化,透明度又明显降低,水中溶解氧减少;同时总氮、总磷含量增加,水体呈富营养化。[结论]水葫芦在不同生长时期对水质的影响不同,在生长盛期对水质有一定的净化作用,在生长后期和枯死期又会引起水质恶化。     

微生物在水葫芦资源化利用中的应用研究综述

对水葫芦资源化利用中微生物的应用研究进行归纳和评述,并对如何进一步提高微生物作用效率进行探讨,以期为进一步开展水葫芦的资源化利用工作提供参考。     

水葫芦和香蒲对富营养化水体及其底泥养分的吸收

为探明水葫芦、香蒲改善富营养化水体水质的效果及其对底泥养分释放的影响,以其为试材,采用人工模拟试验方法,分析其对不同富营养化水体及其底泥养分吸收的情况。结果显示:水葫芦比香蒲有更好的适应性,在不同浓度的水体中生物量快速增加,而香蒲则需要较长的适应期;在总氮、总磷浓度分别为3.2～14.2 mg/L和0.2～1.0 mg/L的富营养化水体中,水葫芦、香蒲均可有效地消减上覆水中总氮和总磷。处理3个月后,水葫芦净化系统的总氮、总磷浓度分别降至0.84～0.86 mg/L、0.035～0.044 mg/L,对水体总氮、总磷的去除量分别为72.0%～94.0%、82.5%～98.1%,总氮、总磷的负荷去除量分别为18.4～105.8 mg/(m2.d)、1.3～7.6mg/(m2.d);香蒲净化系统的总氮、总磷的浓度分别降至0.96～1.09 mg/L、0.030～0.062 mg/L,对总氮、总磷的去除率分别为66.0%～92.8%、77.0%～93.8%,总氮、总磷的负荷去除量分别为8.4～52.3 mg/(m2.d)、0.6～3.7 mg/(m2.d)。表明水生植物水葫芦和香蒲可有效消减富营养化湖泊水体氮、磷等内源污染物,对富营养化水体水质具有良好的改善效果。