人工湿地去除畜禽养殖废水污染物研究进展

为研究人工湿地在畜禽养殖废水中处理污染物的现状,以“人工湿地”、“畜禽养殖废水或污水”、“畜禽养殖污染”、“营养物质”、“重金属”、“抗生素”和“抗生素基因”等为关键词,搜索ISI web of knowledge、SpringerLink、中国知网、万方数据库等数据库,对2007—2020年发表的相关文献进行归纳和分析。结果表明:1)人工湿地能有效去除畜禽养殖废水中营养物质、重金属、抗生素及ARGs等;2)人工湿地在畜禽养殖废水中的应用尚处于发展阶段,且具有较可观的应用前景,但其去除污染物的机理仍需要深入探;3)研究发现人工湿地综合去除畜禽养殖废水中的污染物能力以及评价人工湿地运行效能是今后的研究发展方向。本研究可为人工湿地处理畜禽养殖废水提供理论参考。     

人工湿地处理畜禽养殖废水的研究与展望

畜禽养殖废水含有高浓度的有机物、氨氮、磷及悬浮物等污染物,传统污水处理方法用于畜禽养殖废水处理不仅设备投资多,运行成本高,氮磷等营养元素还难以得到深度净化。人工湿地是一种技术成熟、应用广泛的污水处理生态工程技术,具有投资少、运行维护简便等优点,尤其对畜禽养殖废水中氮磷等营养成分具有较好的去除效果,有利于资源的循环利用。通过对畜禽养殖废水的现状和传统处理方法的利弊的分析,综述了国内外人工湿地处理畜禽养殖废水的研究现状和人工湿地处理畜禽养殖废水存在的主要问题,并就今后的研究方向进行了展望。     

开花期纳里橐吾水浸液对4种禾本科牧草种子萌发的影响

[目的]研究新疆纳里橐吾(Ligularia naryensis)蔓延机制以及导致草地退化原因.[方法]采用培养皿滤纸法在人工气候箱中研究纳里橐吾水浸液对牧草种子萌发的影响.[结果]纳里橐吾根和茎叶的水浸液对4种牧草种子萌发和萌发指数具有抑制作用,且根的抑制作用大于茎叶;对萌发指数影响大于萌发率;抑制作用随水浸液浓度的增加而加大;4种牧草对纳里橐吾化感作用敏感性从强到弱依次为无芒雀麦=草地早熟禾＞苇状羊茅＞黑麦草.[结论]在纳里橐吾退化草地恢复时,应优先考虑黑麦草和苇状羊茅等耐受性较好的优良牧草.     

人工湿地植物石龙芮和接骨草对畜禽废水的净化能力研究

为了提高人工湿地在冬季对畜禽废水的净化效率,采用模拟人工湿地盆栽试验,测定了石龙芮和接骨草对畜禽废水中CODCr、TP、NH4+-N、TN、浊度的去除率及基质与植物对N、P的吸附效果,以及计算了植物地上地下生物量比(A/U)。结果表明,石龙芮和接骨草系统的出水水质中NH4+-N、浊度、TN和CODCr含量与无植物系统中的含量呈显著性差异(P<0.05),但出水水质中TP含量在3个系统中无显著性差异(P>0.05)。石龙芮和接骨草系统与无植物系统对P的吸附量无显著性差异(P>0.05);基质中土壤对P的吸附量显著高于河沙和砾石(P<0.05);在地上地下生物量比中,石龙芮床为0.82,接骨草达到1.18。可见,石龙芮和接骨草生长速度较快,较适合于需快速启动的人工湿地系统,覆盖度近100%,环境适应性强,可作为处理畜禽废水的人工湿地植物。     

畜禽废水胁迫对芦苇生理特性的影响

以两种浓度畜禽废水（高浓度畜禽废水原水和经一倍稀释的中浓度畜禽废水）胁迫湿地植物芦苇,研究其对芦苇根系活力、游离脯氨酸含量、丙二醛（MDA）含量以及质膜透性等生理生化指标的影响.结果表明,高浓度畜禽废水较中浓度畜禽废水对芦苇生理特性的影响更为强烈,两种浓度畜禽废水胁迫均促使芦苇根系活力明显上升、游离脯氨酸含量在急速下降后稳定在一个较低水平、MDA含量稳中有降、电解质渗漏现象不明显.由此说明芦苇在畜禽废水胁迫下具有较强的抗逆性和耐受性,可作为人工湿地处理畜禽废水的主要植物之一.     

人工湿地处理畜禽养殖废水研究初探

畜禽养殖污染已成为农村面源污染的重灾区,人工湿地是一种技术成熟的自然生态污水处理工艺,为加快推进乡村绿色发展,文章通过对人工湿地处理畜禽养殖废水的初步研究,筛选污染去除效能较高的湿地类型与植物。结果表明,垂直流人工湿地对畜禽养殖废水的去除效能较高,芦苇具有较强的持续生长能力。同时探析了高效人工湿地处理技术以及资源循环利用与可持续健康发展方向。     

3种橐吾属植物光合特性

利用Li-6400光合测定系统对苗龄180 d的蹄叶橐吾、多毛蹄叶橐吾和狭苞橐吾盆苗的光合作用日变化规律进行研究。结果表明:①3种橐吾的净光合速率(Pn),气孔导度(Gs)的日变化均为"双峰"型曲线,峰值出现在9:00和15:00时,13:00时左右存在明显的"午休"现象,但不同橐吾的净光合速率和气孔导度的高峰和谷底的高低不同,净光合速率大小依次为:多毛蹄叶橐吾蹄叶橐吾狭苞橐吾;②根据Pn、Gs、胞间CO2浓度(Ci)的变化方向,推测3种橐吾的光合"午休"主要受气孔因素限制;③相关性分析表明,3种橐吾Pn与其影响因子Gs之间呈极显著正相关关系,与其他因子呈不显著正或负相关关系;蒸腾速率(Tr)与其影响因子光照强度(PAR),大气温度(Ta),大气湿度(RH)成极显著和显著正相关关系。     

太阳能曝气强化人工湿地对养猪废水的净化效果

[目的]研究太阳能曝气强化人工湿地对养猪废水的净化效果。[方法]采用人工湿地工艺处理技术,研究"调节池→曝气沟→垂直流人工湿地"系统对养猪废水中氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD_(Cr))的去除效果。[结果]太阳能曝气强化人工湿地系统对养猪废水中NH_3-N、TP、COD_(Cr)的去除效果较好,达到了预期目的。[结论]该工艺能使工程化处理养猪废水达到国家标准。     

5种橐吾属植物种子特征及其分类

【目的】比较长白山5种橐吾属植物种子特征,为橐吾属植物分类学与栽培繁育研究提供理论依据。【方法】利用形态观察法、电镜扫描法及传统石蜡切片法,对5种橐吾属（蹄叶橐吾、‘紫筋’橐吾、白毛橐吾、合苞橐吾、‘戴斯德蒙娜’齿叶橐吾）植物种子的外观特征、显微结构和解剖特征进行比较,最后用聚类分析的方法进行分类。【结果】供试橐吾属植物种子的颜色、形状、大小、千粒质量等外观特征差异明显,除合苞橐吾种子颜色一致外,其他4种种子均有深色条纹;在扫描电镜下5种橐吾种子侧面、脐部与喙部为纵条纹型和负网纹型纹饰,不同橐吾间纹饰特征均有不同;供试种子横切面为椭圆形、近圆形或多角形,由外至内依次为外果皮、中果皮、种皮、胚乳、子叶,不同种间各部位特征存在差异。聚类分析中5种橐吾种子聚为3类,其中蹄叶橐吾与‘紫筋’橐吾未被聚为一类,二者的所有形态与解剖结构指标均存在显著差异（P<0.05）。【结论】合苞橐吾种子的体积与果皮厚度等解剖指标均最大,是限制其种子萌发的原因之一;‘紫筋’橐吾可能是一个新变种;5种橐吾种子的形态与解剖结构特征存在明显差异,可作为橐吾属植物分类鉴别与探究其演化关系的重要依据。     

3种人工湿地对菜地废水的净化效果比较

在东莞市石碣镇万丰菜场构建3种人工湿地,研究水力负荷对菜地废水的净化效果及最优水力负荷下冬夏两季的处理效果差异.结果表明,随着水力负荷的减小,人工湿地的COD、NH4+-N、TP出水浓度逐渐降低,去除率逐渐提高,3种人工湿地最优水力负荷为0.1 m/d.最优水力负荷下,3种人工湿地对废水的净化效果夏季优于冬季;同一季节,垂直流-水平潜流一体化湿地对菜地废水的净化效果较佳:对COD、TP、TN、NH4+-N的去除率分别达57.14％、84.78％、71.90％、37.78％以上,且出水浓度均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水质标准.     

4种湿地植物对污水中氮磷的去除效能及其迁移规律

为探讨湿地植物对水体中氮、磷营养元素的去除效果,本试验选取了4种水生植物芦苇、香蒲、菖蒲和水葱作为试验材料,通过分别设置3个不同浓度梯度总氮、总磷的生活污水处理,分析不同植物对污水中总氮、总磷的吸收效果。结果表明:1）不同湿地模拟系统中,植物对总氮的吸收作用以植株地上部分为主。植物对污水中的总氮的累积量大小顺序依次为水葱、芦苇、香蒲、菖蒲。2）不同湿地模拟系统中,植物对总磷的吸收作用虽以根系为主,但受生物量的影响,各植株TP含量仍以地上部分居多。植物对总磷的累积量大小顺序依次为香蒲、菖蒲、芦苇、水葱。3）随着总氮、总磷的处理浓度的增高,污水中总氮、总磷的去除率随之增高,说明植物对氮、磷含量高的污水去除效果较好。4种湿地植物对生活污水中总氮的去除率范围为80.3%~93.6%,对总磷的去除率范围为75.7%~97.2%。     

污水浓度对水培净化系统净化效果的影响

在植物水培污水净化系统中对污水浓度与氮磷净化效果间的关系进行研究,蕹菜作为水培植物材料,对设置5%、10%、20%不同浓度的化粪池出口污水,分别于第0、2、4、6、8、11 d测定TN、NH4+-N、过滤后总氮(fTN)、总磷(TP)、PO43-P、过滤后总磷(fTP)、CODCr、过滤后COD(fCODCr).结果表明,TN、TP的去除率随污水浓度升高而升高,水培液中TN、TP浓度随污水浓度升高而降低.适当提高污水浓度有利于提高污水中TN、TP的去除效率.尽管蕹菜对污水中化学需氧量(COD)的去除没有影响,适当提高污水浓度也有利于提高COD去除率.污水浓度对铵态氮、磷酸根的去除影响不明显.     

狐尾藻对养殖废水的减控去污效果

[目的]研究狐尾藻对不同浓度养殖废水的净化效果,为推广新型水生植物品种在处理养殖废弃物中的应用提供参考依据.[方法]将狐尾藻投放于分别经过养殖场1、2、3、4和5级处理的废水中培养,在试验期间测量各级废水氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、固体悬浮物(SS)及化学需氧量(COD)的浓度,绘制其变化曲线,计算污染物的去除率.[结果]经1~5级处理后的养殖废水中NH4+-N、TN、TP、SS及COD浓度均呈试验前期快速下降、后期缓慢降低的变化趋势.至试验结束时,各级废水中NH4+-N的总平均去除率最高,达94.5%;TP的平均去除率相对较低,为74.6%;TN、SS和COD的总平均去除率分别为84.5%、81.3%和79.1%.[结论]狐尾藻能有效去除养殖废水中NH4+-N、TN、TP、SS及COD等污染物,改善水质环境,在治理和修复污染水体方面具有良好的应用前景.     

复合水平流人工湿地中水生植物净化效果研究

采用2块结构相同的复合水平潜流人工湿地,选用不同的植物组合处理农村富营养化水体,分析2块湿地的净化效果,结果表明:2个复合水平流人工湿地对于TN和NH3-N的去除效果差异明显,而对于COD和TP的去除效果差异不明显。对COD、NH3-N、TN和TP的去除率,种植灯心草—菖蒲和美人蕉—风车草的1号复合湿地分别为29.4%、35.7%、43.6%和65.9%;种植香蒲—美人蕉和美人蕉—风车草的2号复合湿地分别为30.6%、49.2%、58.1%和64.5%;2个湿地通过植物吸收、存储氮量仅占湿地总氮的去除量的8.13%和10.72%,但是植物的存在间接地影响微生物硝化/反硝化,对提高湿地氮去除率具有重要作用。湿地通过植物吸收、存储磷量占湿地总磷的去除量的7.59%和10.25%。湿地脱磷的主要贡献来自基质,而植物的贡献较小。     

黄鸢尾对牛场养殖废水肥用过程中的耐受性研究

为更有效地利用水生植物黄鸢尾处理牛场养殖废水,初步探明黄鸢尾净化牛场养殖废水过程中的关键影响因素,以不同稀释比例牛场废水水培黄鸢尾为研究对象,通过探究黄鸢尾的生长速率与稀释浓度的关系,分析黄鸢尾生长速率与各个污染物指标去除率之间相关性,研究黄鸢尾在牛场废水不同稀释浓度下的耐受性。结果表明：黄鸢尾作为水质净化系统中常见的植物,能有效降低牛场废水中的氮磷,净化水质。当牛场废水浓度高于T3水平（15∶1稀释）时,表现出生长受抑制,一周之后,黄鸢尾对COD、NH₄⁺-N、TN和TP的去除率可以达到57.1%、59.49%、82.59%和72.39%,其中对TN、TP去除效果最为显著。研究表明,当牛场废水稀释之后,控制稀释比例在T3水平时,黄鸢尾生长不会受到抑制,对牛场粪污废水中的污染物表现出较好的消纳和去除效果。     

不同种植模式的人工湿地对生活污水的净化效果

以生长良好的凤眼莲和水鳖作为供试材料,探讨了由凤眼莲单植、水鳖单植和凤眼莲-水鳖混植等种植模式构建的人工湿地对生活污水中COD、SS、TN、TP的净化效果。结果表明:凤眼莲单植的湿地对污水中COD、TN的去除率最高,其次为凤眼莲-水鳖混植的湿地;而水鳖单植的湿地对污水TP的去除率最高,其次为凤眼莲-水鳖混植的湿地;凤眼莲和水鳖对污水中SS均有较好的去除效果;试验后期,因水鳖叶片的死亡,富集于植株叶片内的氮磷元素随死亡残体重新进入水体,导致水体中TP、TN含量升高。     

浸润线高度对垂直潜流湿地处理效果的影响研究

针对污染物浓度较高的猪场沼液,开展了不同浸润线高度下垂直潜流湿地处理效果的对比研究。试验结果表明:湿地浸润线可改变湿地填料层中的溶解氧分布和水力流态,从而造成了3种类型湿地系统对猪场沼液处理效果的差异;在不同水力负荷下,中浸润线垂直潜流湿地(VSSF-M)对猪场沼液中各项污染物的去除效果均好于低浸润线垂直潜流湿地(VSSF-L)和高浸润线垂直潜流湿地(VSSF-H);中浸润线垂直潜流湿地利用溶解氧梯度在填料层内实现了好氧区、缺氧区和厌氧区的共存,从而使硝化作用与反硝化作用在同一系统内完成,提高了系统的脱氮能力;中浸润线垂直潜流湿地系统还可适当增大系统的水力停留时间(HRT),并可优化水力流态,从而进一步改善湿地系统的净化效果。因此,结合处理效果和出水水质的稳定性,中浸润线垂直潜流湿地对浓度较高的猪场沼液具有较高的去除效率。     

药用植物米槁水浸提液对枫香幼苗土壤化学性质及酶活性的影响

为了探讨药用植物米槁与枫香混合种植对土壤化学性质及土壤酶活性造成的影响,以枫香幼苗为研究对象,采用米槁果皮、叶片制备浸提液浇灌幼苗土壤,蒸馏水浇灌作对照,分析不同浓度水浸提液对枫香幼苗土壤化学性质及酶活性的影响。结果表明,果皮浸提液处理下,土壤pH值随着浓度升高呈先减小后增大趋势,叶片浸提液处理下,土壤pH值随着浓度升高呈先增大后减小而后增大趋势;施加果皮、叶片水浸提液后,受土壤微生物的影响,土壤有机质的含量降低;低浓度果皮浸提液处理时土壤全N含量增加,而全P、全K的含量降低,水解N的含量升高,同时速效P、速效K的含量降低。随着浸提液浓度的升高,全N、全K、水解N、速效K的含量增加显著,而全P、有效P的含量减少。叶片低浓度处理时全N、全K、速效K含量有所增加,全P、水解N、速效P含量有所下降,随着浓度升高,各养分含量逐渐升高,高浓度时全K、水解N含量开始减少;2种浸提液处理对土壤脲酶、多酚氧化酶、还原性氢酶活性有不同程度的促进作用,对酸性磷酸酶活性表现出抑制作用。     

复合型人工湿地系统在农业面源污染水处理上的应用

利用复合型人工湿地系统净化处理农业面源污染,研究了湿地系统对营养物质、重金属的去除效果。结果表明,在低污染负荷的运行情况下,湿地系统对总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮的去除率分别为44.11%、18.90%、52.86%和73.32%;对总磷、高锰酸盐指数和叶绿素a的去除率为49.46%、16.77%和75.82%;处理后的水质较处理前可提高1~2个水质等级。湿地系统对有机物的去除效果不明显,而对叶绿素的净化效果显著。湿地系统对重金属的去除有显著效果,对铜、锌、砷、硒、汞、铬、铅的去除率分别为74.7%、85.3%、21.2%、40.0%、30.4%、41.3%和33.5%。湿地系统对总磷和叶绿素a的去除呈极显著差异,对亚硝态氮和CODMn呈显著差异。经湿地系统处理后,出水水质完全达到温室蔬菜灌溉水环境质量标准的要求。     

复合型人工湿地系统在农业面源污染水处理上的应用

利用复合型人工湿地系统净化处理农业面源污染,研究了湿地系统对营养物质、重金属的去除效果。结果表明,在低污染负荷的运行情况下,湿地系统对总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮的去除率分别为44.11%、18.90%、52.86%和73.32%;对总磷、高锰酸盐指数和叶绿素a的去除率为49.46%、16.77%和75.82%;处理后的水质较处理前可提高1~2个水质等级。湿地系统对有机物的去除效果不明显,而对叶绿素的净化效果显著。湿地系统对重金属的去除有显著效果,对铜、锌、砷、硒、汞、铬、铅的去除率分别为74.7%、85.3%、21.2%、40.0%、30.4%、41.3%和33.5%。湿地系统对总磷和叶绿素a的去除呈极显著差异,对亚硝态氮和CODMn呈显著差异。经湿地系统处理后,出水水质完全达到温室蔬菜灌溉水环境质量标准的要求。