稻草—绿狐尾藻复合人工湿地技术处理养猪废水综合效益分析

养殖废水环境污染已经成为影响畜禽养殖业可持续发展的主要瓶颈问题,受到社会各界的高度关注。以浙江绍兴某大规模养猪场(存栏生猪5万头)为例,采用稻草—绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)生态治理技术,系统分析养殖场废水处理的综合环境效益和经济效益。结果表明:工程进水的化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)进水浓度变化范围分别为753~2 487.5、294.8~1 290、273.15~1 078和21.75~49.3 mg/L,而系统末端出水的COD、TN、NH4+-N和TP浓度最高依次为65、40.5、26和5 mg/L,全年工程系统对COD、TN、NH4+-N和TP的总去除率分别为96.4%、97.9%、99.3%和90.6%,且出水水质均显著优于国家养殖废水排放标准(GB 18596—2001)。从生态效益而言,稻草—绿狐尾藻生态治理技术对COD、TN、NH4+-N和TP的年减排量分别可达到53.0、29.1、25.4和1.1 t/万头。工程在正常运行条件下,还通过水产养殖、青饲料利用等途径每年可产生直接经济效益1.2万元/万头。研究表明,稻草—绿狐尾藻养殖废水生态治理技术是一项投资少、运行成本低、可产生一定经济效益的生态治污新技术,符合当前"环境友好"和"资源节约"的社会需求,显著优于一般的工厂化污染治理技术,值得推广应用。     

基于秸秆材料的生物基质系统对养殖废水污染物去除效果研究

采用人工湿地处理养殖废水具有良好的去除效果和资源化利用优势,但畜禽养殖废水浓度较高,直接排入人工湿地易导致湿地植物死亡,采取措施适度降低废水污染物浓度是生态治理的重要前提。因此,本研究选取稻草和芦苇两种秸秆材料,设置稻草、芦苇和对照三个处理,利用三级生物基质消纳系统,开展为期6个月的野外控制试验,对比分析稻草和芦苇对养殖废水主要污染物的去除效果及其自身的降解特征,探讨生物基质系统对养殖废水中主要污染物的去除效果。结果表明,稻草和芦苇对主要污染物指标化学需氧量(COD)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)均有良好的去除效果,其中稻草对NH_4~+-N、TN和TP的去除率相对较高,分别为44.9%、39.2%和39.6%,去除负荷分别为17.38、19.84和3.02 g/(m~3·d);芦苇对COD的去除率相对较高,为50.6%,去除负荷为87.28 g/(m~3·d)。NH_4~+-N和TN的去除效果与Eh呈显著正相关(P0.05),而与pH值呈显著负相关(P0.05);TP的去除则受环境因素的影响较小。稻草的降解速率显著快于芦苇,半年内的月平均降解率分别为8.0%和3.6%。稻草总体去除效果好于芦苇的原因可能与其主要成分纤维素、半纤维素和木质素的降解速率相对较快有关,但是芦苇作用的持续时间则相对较长。     

三种秸秆材料处理养猪废水除磷效果及磷形态变化特征研究

利用人工湿地处理养殖场废水具有良好效果和可资源化利用的显著优势,但养殖场废水一般养分浓度过高,湿地植物难以耐受,采用适当措施降低养分浓度是生态治理的重要前提。为此选取麦秸、玉米秆、稻草三种南北方常见的农作物秸秆作为生物基质材料,建立三级生物基质处理系统,开展为期6个月的野外控制试验,以期探明生物基质处理系统对高负荷养殖废水中磷的去除效果及磷形态的变化特征。结果表明,利用秸秆材料可以有效去除高负荷养殖废水中的磷,其中总磷(TP)和溶解态无机磷(DIP)去除率平均可达40.1%和35.9%,出水TP和DIP平均浓度分别可降至54.35～62.35 mg/L和22.68～23.25 mg/L,达到绿狐尾藻生态湿地的耐受范围之内(73 mg/L)。生物基质处理系统对磷的去除主要以颗粒态磷在生物基质处理系统中的物理沉淀为主,平均占磷素总去除量的57.5%;养殖废水中DIP的去除率与水温(T)、pH值呈显著正相关(P 0.05),而与溶解氧(DO)和氧化还原电位(Eh)的相关性不显著(P 0.05)。三种秸秆基质材料对磷素的去除能力有一定差异,当磷素去除率显著下降时需要对秸秆材料进行补充,建议稻草和麦秸的补充周期为90 d,而玉米秆的补充周期为120 d。本试验对于养殖废水污染的生态治理具有重要理论价值和指导意义。     

亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落结构动态特征与水环境因子关系

底栖动物作为湿地生态系统的重要组成部分,在污染物去除与能量转化中发挥着重要作用。以湖南长沙亚热带丘陵区为研究区域,通过野外连续4年小区控制试验,系统研究浮水植物、挺水植物和无植物浅水表面流人工湿地底栖动物的群落特征及其变化,探讨其与水环境影响因子的关系。结果表明,亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落结构较简单,试验期内共采集到底栖动物36种,霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为主要优势种,优势度最高可达0.5,底栖动物平均丰度为909 ind/m^(2),平均生物量为96 g/m^(2)。底栖动物物种数量、丰度和生物量均有逐年减少的趋势。底栖动物群落特征受水质和气候条件变化的双重影响,呈现出随环境变化的非稳定性特征,其中底栖动物丰度和物种数在一定程度上与NH_(3)-N、TN浓度呈显著正相关,物种丰富度和均匀度指数与水温呈显著正相关,而与pH呈负相关。但是不同类群所受的主导环境因子明显不同,其中寡毛纲与TN、NH_(3)-N呈显著正相关,而腹足纲和昆虫纲则主要与TP、COD呈显著正相关。研究表明,底栖动物对于水质变化具有显著的指示意义,同时对于强化人工湿地对污染物的消纳转化功能也具有重要生态作用,也是提升人工湿地经济效益的重要途径,值得进一步深入探索。