水培空心菜净化和资源化利用鸡粪沼液研究

[目的]研究水培空心菜净化和资源化利用畜禽养殖粪便沼液的可行性,为畜禽养殖沼气工程的沼液净化处理和资源化利用提供科学依据.[方法]在不同稀释倍数的鸡粪沼液中栽培空心菜,研究其对沼液中氨氮(NHrN)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的削减能力及沼液浓度对水培空心菜生长的影响;并通过在鸡粪沼液中添加华南农大叶菜A配方各营养元素,探讨鸡粪沼液作为水培营养液的限制因子.[结果]不同稀释倍数的鸡粪沼液经空心菜生长吸收后,各项污染物浓度均有不同程度的消减,定植21d后,各处理NH3-N均达GB 18596-2001的排放浓度要求,以稀释6倍的去除率最高(81.61%);COD、TP和TN均以稀释9倍的去除率最高,分别为78.16%、87.00%和87.96%.稀释12倍鸡粪沼液水培的空心菜植株全重最重(4.83 g/株);不同稀释倍数沼液水培的空心菜还原糖含量均高于华南农大叶菜A配方处理,但沼液水培空心菜易引起Pb、Hg、Cr等重金属在植株体内的过量积累.鸡粪沼液中添加KH2PO4和KNO3,水培的空心菜植株高度、地上部分重和植株全重等指标均表现较优,K可能为空心菜生长的限制因子.[结论]水培空心菜可有效降低沼液中污染物浓度;沼液可作为水培蔬菜的营养液资源化利用,但实际生产中仍需进行必要的养分调控使植物更好生长,并根据植物不同生长阶段对K的需求作进一步调整.     

猪粪沼液贮存过程中养分变化

为实现沼液养分有效利用与管理,研究了规模化养猪场沼液在不同季节、不同方式贮存条件下,沼液中COD、pH、TN、TP、TK等变化,结果表明:贮存90d后,沼液中TN、TP、TK含量分别减少了67.22％～84.31％、59.70％～93.45％、35.27％～80.25％,COD下降了24.78％～42.96％;贮存期内铵态氮含量持续下降,至60d后基本保持稳定,90d后4个处理铵态氮减少了75.35％～89.71％,硝态氮含量增加了3～6倍.比较不同季节,在贮存期前60d内,夏秋季的COD浓度以及TN、TP、NH4+-N下降幅度高于冬春季,而在贮存60 d后,冬春季贮存沼液中TN、TP、NH4+-N下降幅度显著高于夏秋季;沼液加盖贮存,在前期可减少沼液中TN、TP、NH4+-N量的下降,但贮存90 d时,其贮存方式对TN、TP、NH4+-N量变化的影响已不明显.试验结果为沼液的存放和农田施用提供了重要参数.     

浮萍和金鱼藻对生活污水的净化效果

[目的]研究浮萍和金鱼藻对生活污水的净化效果。[方法]构建小型水培污水净化系统,以浮萍和金鱼藻2种水生植物为研究对象,研究其在不同水培时间下对生活污水的净化效果,并设置空白对照组进行比较分析。[结果]经过28 d的试验研究,结果表明:浮萍系统对生活污水COD、NH3-N、TN、TP的最终去除率分别为80.8%、92.4%、89.7%、85.3%,金鱼藻系统对生活污水COD、NH3-N、TN、TP的最终去除率分别为79.5%、92.1%、88.6%、86.9%,对照组中COD、NH3-N、TN、TP的最终去除率分别为71.8%、76.5%、75.4%、59.8%。[结论]浮萍和金鱼藻对生活污水净化效果良好,在水培污水净化系统中具有重要作用。     

基于水培技术的沼液净化及生菜品质提升

以沼液处理后用作农田灌溉用水及低成本生产高品质生菜为目标,采用水培生菜对沼液进行深度净化处理,并以水培前后沼液主要水质参数及生菜品质特性为指标,研究了水培生菜对沼液的净化性能和沼液水培对生菜品质的提升效果,并筛选出了合适的沼液稀释倍数。研究中,先对沼液进行脱氨预处理,然后进行5~30倍稀释后用于水培生菜,并与化学营养液水培效果进行对比。结果表明,采用脱氨沼液水培生菜处理35 d后,氨氮、COD和总磷含量分别下降98.25%~99.34%、83.68%~96.04%和65.94%~80.00%,脱氨沼液的水质指标优于农田灌溉用水标准,且稀释5~15倍的脱氨沼液水培后可在沼液净化效果和节约用水等方面获得综合最优。另外,脱氨沼液可替代营养液用于水培生菜,且生菜的品质更佳,尤其是5~10倍稀释处理。此时,与营养液水培相比,其生菜相对生长量提高60%以上,叶幅变宽4~5 cm,叶片数平均增加2片;类胡萝卜素含量最高提高20.40%,硝态氮含量仅为化学营养液组的2.11%~4.02%,差异显著;还原糖含量提高约7.79%~10.39%,而维生素C含量仅低3.60%~15.40%,差异并不明显。研究表明,沼液脱氨并适当稀释后可以代替化学营养液用于水培生菜,且水培处理后的沼液可以用于灌溉农田。     

3种水生植物的不同组合对富营养水体的净化效果研究

为研究水生植物对富营养化水体的净化效果,选择风车草(Cyperus involucratus,A)、狐尾藻(Myriophylium spicatum,B)和黑三棱(Sparganium stoloniferum,C) 3种水生植物,对其单一、2种和3种不同组合进行水培试验,通过实验室模拟富营养化水体,对总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD) 3个水体富营养化指标进行检测。结果显示,随着处理时间的增加,各组对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率呈递增趋势;至36 d试验结束时,各组对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率,ABC组显著大于AB、AC和BC各组,AB、AC和BC各组显著大于A、B和C各组,ABC组合对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率分别达到98.64%、98.36%和95.49%。AB和BC与AC组之间TN单位去除能力和COD单位去除能力存在显著差异。说明在种植密度相同的条件下,3种不同水生植物组合去除富营养化水体总氮、总磷和化学需氧量的效果高于2种不同水生植物组合,而2种不同水生植物组合比1种水生植物的净化效果更优。结果为水生植物净化营养化水体中富营养成分提供理论参考和应用指导。     

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.     

发酵周期、贮存时间和过滤对沼液养分和理化性状变化的影响

针对实际生产中中小型养殖场不规范和粗放式厌氧发酵模式以及沼液需要长时间贮存的问题,为实现沼液养分有效利用与管理,根据沼液厌氧发酵实际生产状况,进行模拟发酵实验。设置2、4、6、8、10 d等5个不同的发酵周期处理并分别在该时间点进料出料,研究出料沼液在贮存过程中COD、pH、TN、TP和TK 等养分和理化特性变化以及网筛过滤对养分和理化性状的影响。结果表明：随着发酵周期与贮存时间的延长,28 d后5种沼液中TN 和TP 含量分别减少了40.9%～46.31%、35.62%～53.61%;TK 的含量呈现随时间延长有小幅增加的趋势,基本维持稳定。贮存期内铵态氮含量逐渐降低,贮存14 d各降幅接近62%;与之相反,硝态氮的含量则呈现逐渐增高的趋势。所有处理沼液在贮存过程中COD 下降了69.97%～85.86%,pH 值变化均呈现逐渐升高的趋势,从7.6~7.9变为8.2~8.7。经过不同孔径网筛过滤后,沼液的养分含量、COD和pH值变化不具有显著性差异,因此过滤不会对沼液的养分存储造成影响。     

凤眼莲修复农村微污染小型水域研究

为了解凤眼莲对农村微污染小型水域的修复效果,以流经郑州郊区农村的十八里河河水作为对照(A组),向其添加有机质、氮磷营养物质的B、C 2组为微污染水样,采用凤眼莲静态培养,通过测定水样中化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)及氨氮(NH3-N)含量,监测凤眼莲对污染水样的净化效果。结果表明,凤眼莲对水样中COD、TP、NH3-N的去除率增幅随时间增加而减小,在最初6d都表现出较高的去除率,且各指标的初始质量浓度越高,去除率亦越大;对TN的去除率增幅随时间增加表现为先增加后减小,TN的去除是一个相对缓慢的过程。在18d内凤眼莲对水样中COD、TP、TN和NH3-N的去除率分别介于69.27%～74.15%、69.20%～83.61%、71.86%～75.01%和64.26%～94.50%。可见,凤眼莲对微污染水域中COD、TP、NH3-N、TN均具有较好的净化效果,可用于修复该类水体。     

炉渣颗粒吸附剂对沼液吸附效果研究

以不同配比的炉渣和钢渣为原料,经混合、成球、焙烧制成炉渣颗粒吸附剂。通过静态吸附试验和动态吸附试验,考察了该吸附剂对沼液中NH+4 N、TN、TP和COD的吸附性能。结果表明,沼液的pH、吸附时间、沼液的浓度等因素对不同配比的炉渣颗粒吸附剂吸附沼液中TP均有显著影响。在适当条件下,不同配比的炉渣颗粒对沼液中的TP去除率均在90%以上。炉渣颗粒吸附剂对废水中TP的等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述。动态吸附试验中废水中NH+4 N、TN、TP、COD去除率均在90%左右,其中以炉渣和钢渣质量比为4∶1(①号)的混合渣去除效果最好,平均去除率分别为99.24%、9675%、99.94%、89.71%,可达标排放。炉渣颗粒可以作为吸附材料处理沼液中的NH+4 N、TN、TP和COD。     

狐尾藻净化生猪养殖场沼液的研究

通过水培试验,研究狐尾藻对生猪养殖场沼液的净化能力,在此基础上分析20、40、60 d 3个不同水力停留时间对狐尾藻生物量、植株养分、水体CODCr、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、溶解氧及pH变化的影响。结果表明:20%~30%沼液可以提高狐尾藻生物量和其体内氮磷钾含量,处理组相比空白组,生物量可以提高1.6~4.9倍、氮磷钾分别可以提高1.5~2.0、1.57~1.90、1.35~1.88倍;狐尾藻对沼液有一定净化能力,当水力停留时间为40 d时,狐尾藻对沼液的处理效果最好,沼液CODCr、氨氮及总磷去除率分别为65.99%、59.54%及90.06%。鉴于此,狐尾藻可作为猪场沼液净化的理想水生植物,具有良好的应用前景。     

水培蔬菜对藕田富营养化水体的净化研究

[目的]研究生菜和油菜对富营养化水体N、P和有机物的净化效应及其处理后的品质。[方法]以生菜和油菜为试验材料对藕田富营养化水体进行生物净化试验。[结果]生菜和油菜生长体系对水体中总磷(TP)的去除率分别为95.30%和96.38%,对水体中氨氮(NH4+-N)的去除率分别为97.18%和98.05%,对总氮(TN)的去除率分别为82.94%和87.64%,对化学需氧量(CODcr)的去除率分别为24.03%和27.76%;水培生菜和油菜可食部分的重金属含量和硝酸盐含量均低于国家相关标准,生菜和油菜对富营化水体的净化效果较好。[结论]试验所用生菜和油菜对富营养化水体具有一定的耐受能力,在试验条件中生长良好,并能有效地降低水体中的TP、NH4+-N及TN的浓度。水培生菜和油菜可食部分符合食用标准,具有一定的推广应用价值。     

不同季节部分鸢尾属植物对富营养化水体的净化研究

【目的】比较部分鸢尾属观赏植物对夏季及冬季不同浓度富营养化水体的净化能力。【方法】通过温室静态水培实验和人工湿地动态流水实验研究了花菖蒲(Iris ensata var.hortensis)、黄菖蒲(I.pseudacorus)、路易斯安那鸢尾(Louisiana iris)、红籽鸢尾(I.foetidissima)、鸢尾(I.tectorum)和蝴蝶花(I.japonica)6种鸢尾属观赏植物对夏季不同浓度富营养化水体以及路易斯安那鸢尾(Louisiana iris)、红籽鸢尾(I.foetidissima)、德国鸢尾(I.germanica)和蝴蝶花(I.japonica)4种常绿鸢尾属植物对冬季富营养化水体的净化效果。【结果】黄菖蒲、花菖蒲和路易斯安那鸢尾对夏季富营养化水体TN、TP的去除量与不同浓度富营养化水体TN、TP含量呈正相关,显著降低了水体TN、TP含量,另外,对降低水体COD含量也基本上具有一定促进作用。其中,供试植物中黄菖蒲对水体的净化效果最好,在高浓度富营养化水体中其对TN、TP的去除率分别高达95.5%和93.1%,因此最适合作为夏季水体净化材料;其次为花菖蒲和路易斯安那鸢尾;红籽鸢尾、鸢尾和蝴蝶花因在夏季富营养化水体中生长不良均不适宜于作为夏季富营养化水体净化。冬季供试鸢尾属植物中对水体TN、TP净化效果最佳的为路易斯安那鸢尾,其对TN净化效果显著(P0.05),种植20 d后水体TN含量为0.925 mg/L,去除率为92.1%,达国家Ⅲ类水质标准(TN≤1 mg/L),水体TP去除率达91.6%;红籽鸢尾、德国鸢尾和蝴蝶花对水体净化效果相对较弱。冬季人工湿地动态流水净化模拟试验研究也表明:路易斯安那鸢尾净化效果最好,其TN去除率为46.0%~67.8%,TP去除率为54.3%~67.9%;红籽鸢尾TN去除率为39.5%~55.9%,TP去除率为28.6%~52.5%。【结论】供试植物中黄菖蒲对夏季富营养化水体的净化效果最好,路易斯安那鸢尾对冬季富营养化水体净化效果最好。     

水生蕹菜对沼液净化效果的研究

为研究水生经济植物对沼液净化处理的效果,本研究开展水生蕹菜对不同浓度沼液的净化试验,通过测试水生蕹菜对沼液中COD、TN、TP的去除效率及其生化指标,分析水生蕹菜的食品安全性与经济效益。试验结果表明：水生蕹菜可以在高浓度沼液中栽培成活,并对沼液具有较强的净化效果;稀释40倍沼液COD去除率最高,稀释30倍的沼液水培水生蕹菜经济效益最好,重金属指标符合绿色食品水生蔬菜(NY/T 1405—2015)标准要求。通过沼液种植水生蕹菜既能充分利用沼液中的营养物质,又能减少养猪场污染物排放,而且其食品安全性又有保障,具有良好的环境与经济效益。     

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.     

不同水生植物对养猪废水净化效果研究

[目的]筛选适用于养猪废水的人工湿地优势物种。[方法]选取鸢尾、美人蕉、水芹、梭鱼草4种水生植物,通过垂直流人工湿地装置,监测不同水力停留时间对污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH₄⁺-N)浓度的影响,分析4种水生植物对污水的净化效果。[结果]随着水力停留时间的延迟,人工湿地中废水中COD、TN、TP和NH₄⁺-N的浓度逐渐下降,净化效果越好。当水力停留时间为5 d时,鸢尾对COD和NH₄⁺-N的去除率最高,分别为61.80%和68.35%;梭鱼草对TN和TP的去除率最高,分别为30.92%和81.53%。[结论]人工湿地对养猪废水净化效果以种植鸢尾和梭鱼草较佳。     

几种湿地植物净化生活污水的效果比较

[目的]比较几种湿地植物对生活污水的净化效果。[方法]通过水培试验,研究了水葫芦、美人蕉、花叶芋、剑兰和万寿菊5种植物对生活污水的净化效果。[结果]5种植物对污水都有一定的处理效果,其中水葫芦和万寿菊的处理效果最好。在人工土柱运行试验中,水葫芦对COD、BOD5、NH+4-N、TN、TP的去除率比对照分别提高了12.7%、10.9%、11.5%、4.1%和15.7%;万寿菊对COD、BOD5、NH+4-N、TN、TP的去除率比对照分别提高了16.2%、8.9%、9.2%、7.4%和11.7%。在种植植物的人工土柱中,选择干湿比为1∶5,配水周期为2 d的运行方式更经济,更符合对水污染的处理要求。[结论]该研究可为控制水体污染和水体富营养化提供理论基础。     

菩提子/美人蕉-黑麦草人工湿地生态工程净化效果研究

本论文研究了菩提子/美人蕉-黑麦草人工湿地生态工程在杭州气候条件下,净化流入西湖污水的效果,比较了不同季节、不同水力负荷条件下系统的净化效果及其间的差异.结果表明该湿地对总氮(TN)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)的总去除率在40%～50%之间,总磷(TP)的去除率在60%～70%之间,氨氮(NH4-N)的去除率达90%以上.春夏季的净化效果优于秋冬季,全年TN、TP、COD、BOD5的最低去除率分别保持在30%、60%、40%、35%左右.在同一时期不同的水力负荷(200～1200 mm/d)下系统净化效果无明显差异.     

狗牙根与多花黑麦草轮作对富营养水体的净化能力研究

在自然光温条件的温室内,以暖季型牧草——Tifton 85狗牙根(Cynodon dactylon Tifton 85)和三种冷季型牧草——特高、美克斯、剑宝多花黑麦草(Lolium multiflorum)为试验材料,以不种植植物的重度富营养水体为对照,通过比较不同季节的供试植物与相应对照间总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的去除率差异,结合植株生物量变化及氮磷积累量的分析,研究不同季节适生植物对重度富营养的生活污水的净化效果,以优选出终年净化污染水体的植物组合。结果表明:不同季节试验结束后各供试牧草水上部分干重增加量均占总增加量的71.0%以上,植株氮磷积累量对系统去除总量的贡献率分别达76.0%和84.0%以上,供试植物的净化效果显著优于对照;温暖季节的Tifton 85处理重度富营养水体16 d后,TN、TP、COD的去除率分别为98.2%、98.3%、70.7%,TN、TP均降至非富营养浓度,COD降至中度富营养浓度;寒冷季节盖播的3个多花黑麦草对TN和TP的去除率存在显著差异,特高表现最好,分别为96.8%和92.1%, TN、TP均降至非富营养浓度,品种间COD去除率虽无显著差异,但已降至中度富营养浓度。综合以上结果,暖季型的Tifton 85净化效果优异,冷季型的特高净化效果最好,Tifton 85和特高可作为长三角地区周年水体净化的优异牧草组合进行推广。     

pH 及蒙脱石投加量对其吸附沼液中碳氮磷和重金属的影响

以蒙脱石为吸附材料,研究了蒙脱石投加量、pH对其吸附沼液中COD、TN、TP、NH_4~+-N、Zn、Cu、Cr、As、Mn、Ni的影响,并阐述了吸附过程中沼液理化性质与重金属之间的关系。结果表明:蒙脱石投加量为0～50g/L时,COD、TN、NH_4~+-N、TP、Zn、Cu的吸附量随投加量增加逐渐降低,去除率先增加后趋于平衡,投加量为30g/L时吸附效果较好,为适宜投加量。pH为6.5～9.5时,蒙脱石对沼液中TP、Zn、Cu吸附作用较显著,最大去除率可达84.3%、86.8%、94.5%,但对TN、NH_4~+-N、Cr的吸附作用较差,综合吸附量和去除率,7.5～8.5是蒙脱石吸附沼液的适宜pH。Zata电位与电导率、COD、TP、TN、NH_4~+-N、Zn、Cu、Ni之间呈显著负相关,Zn与Cu和Cr与pH呈显著正相关,Cr与TP呈显著负相关,Cr与As不相关。     

沼液主要养分含量特征分析

农村沼气发展是推进农业有机废弃物资源化利用的重要途径.沼液具有资源属性,为全面掌握沼液全国尺度的主要养分含量特征,本研究收集了近二十年在中国发表的关于沼液还田的研究论文,挖掘了以猪粪、牛粪、鸡粪等为发酵原料的沼气工程及农村户用沼气池所产生的沼液样本的主要养分(TN、TP和TK)含量与其速效养分含量等理化指标,进一步分析了全国不同区域、不同发酵原料的沼液的主要养分含量特征.研究发现,全国范围内猪粪沼液中TN、TP和TK平均含量为1166.71 mg/L、291.60 mg/L和1144.26 mg/L;牛粪沼液中TN、TP和TK平均含量分别为1488.59 mg/L、561.67 mg/L和1679.10 mg/L;鸡粪沼液中TN、TP和TK平均含量分别为3226.13 mg/L、959.71 mg/L和2858.31 mg/L;户用沼气池沼液中TN、TP和TK平均含量分别为1369.31 mg/L、665.90 mg/L、1240.21 mg/L.猪粪沼液中NH+4-N和NO-3-N含量分别占TN含量的51.2％和5.8％,DP含量占TP含量的89.6％,DK含量占TK含量的86.2％,分析结果表明沼液中氮、磷和钾的总量与其速效养分含量间存在显著(P<0.05)的正相关关系.不同地区沼液中的养分含量存在明显差异,在区域尺度上分析土地承载力和环境风险评价时,应充分考虑地区间不同沼液中养分含量的差异性.本研究结果对推动沼液合理资源化,准确评估区域环境承载力,有效防控区域环境污染具有重要意义.