绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应

为研究绿狐尾藻湿地对不同污染负荷养殖废水氮去除效应和影响因素,该研究在野外建立了9条表面流绿狐尾藻湿地,以低负荷(60 L/d废水+120 L/d清水)、中负荷(120 L/d废水+60 L/d清水/d)和高负荷(180 L/d废水)养殖废水为处理对象,研究了不同污染负荷下绿狐尾藻湿地水体氮素时间变化规律;结合线性混合模型,进一步探究了影响绿狐尾藻湿地氮去除的关键环境因子。结果表明,整个试验期间(2014-07-2015-05),绿狐尾藻湿地对低、中、高负荷废水铵氮(NH₄⁺-N)和总氮(Total Nitrogen,TN)去除率均较高,其中NH₄⁺-N平均去除率为85.0%～98.7%,TN平均去除率为83.6%～97.1%。线性混合模型分析结果表明,影响绿狐尾藻湿地NH₄⁺-N去除的关键环境因子是水体溶解氧和硝态氮以及底泥NH₄⁺-N含量,其中水体溶解氧对绿狐尾藻湿地NH₄^+<...     

海水养殖废水浇灌下不同盐生经济植物生理特征及其比较

采用大田试验,研究了无施肥条件下海水浇灌(对照)、1∶1海水养殖废水(1∶1养殖废水处理)、全海水养殖废水(全养殖废水处理)处理以及施肥条件下海水浇灌(施肥处理)对海蓬子和碱蓬植株生长与生理特性的影响。结果表明:1∶1养殖废水处理的植株地上部干重(DW)显著高于对照,但全养殖废水处理植株地上部DW低于对照;施肥处理植株地上部DW明显高于所有对照和其他处理,随着生育期的延长,上述效应愈加明显,尤其体现在碱蓬植株上。与施肥处理相比,两配比养殖废水灌溉抑制了2种植物生长,降低了植株地上部氮磷(NP)含量、叶绿素含量(CHL)含量和可溶性蛋白(SP)含量,并随养殖废水配比上升而降低越显著;相反,2种植物细胞相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量却随着养殖废水配比的上升而升高,碱蓬的上升比海蓬子更为明显。与对照相比,1∶1养殖废水不同程度提高了2种植物DW、CHL含量、植株地上部NP含量、内肽酶、羧肽酶、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性以及SP和游离氨基酸(FAA)含量;并且,随着养殖废水配比的上升,2种植物以上各指标却不同程度地下降。综上所述,1∶1养殖废水处理可有效促进2种植物叶绿素合成,提高SOD、POD活性,降低MDA积累量,减少细胞膜受损,进而加快植株生长,增加NP吸收。2种植物相比,碱蓬对海水养殖废水浓度的生理响应较海蓬子敏感。1∶1养殖废水处理可很大程度上替代肥料的施用,从而降低环境污染。     

养殖固体废弃物作碳源的海水养殖废水反硝化净化效果

由于养殖废水C/N低且溶解氧（DO）含量高,需要补充碳源并有效脱氧,才能保证高效反硝化。该文开展了以养殖固体废弃物作碳源,海水养殖废水水解、反硝化净化工艺的试验研究。结果表明,养殖废水（水解种污泥与养殖固体废弃物体积比为1︰1、水温20℃）经过10 h水解,水解液DO质量浓度降至0.2 mg/L,NH4+-N、NO3--N、总有机物（TCOD）和总固体（TS）的去除率分别为62.8%、43.5%、24.0%和13.6%。当水解种污泥与养殖固体废弃物体积比为1︰1.5～1︰2.5时,养殖废水在20℃条件下水解6 h,水解液中挥发性脂肪酸（VFA）质量浓度和溶解性有机物/总有机物（SCOD/TCOD） 分别增加32.0%～49.3%和3.5%～9.1%。利用厌氧活性污泥对养殖废水的水解液（体积比为1︰4、水温20℃）进行反硝化净化,NO3--N和TCOD的3 h去除率分别达99.6%和88.3%,而养殖废水直接反硝化10 h, NO3--N和TCOD的去除速率分别为36.5%和75.9%。这表明,在海水循环水养殖系统中,利用养殖固体废弃物作碳源,养殖废水水解、反硝化工艺,能有效脱氧和补充有机碳源,养殖废水反硝化净化效果显著。     

曝气对垂直流湿地处理水产养殖废水脱氮的影响

人工湿地作为一种有效的污水处理技术,现已被逐渐拓展到水产养殖业中。鉴于其与养殖竞争有限土地资源的弊端,如何构建节地高效型湿地成为未来研究的重点。曝气增氧是强化潜流湿地净化效能的重要措施之一,但是关于曝气强度以及净化效率与影响因素的关系仍缺乏深入系统的研究。为此,该文设计构建了7组不同要素组合的垂直流湿地小试系统,同步或分阶段探讨了曝气强化对垂直流湿地脱氮的影响。研究结果表明,无论曝气与否,构建的7组湿地系统于试验运行工况下都存在明显的硝化过程,且空气复氧和植物根系泌氧足以弥补硝化作用耗氧量。曝气增氧进一步强化了湿地内部的矿化和硝化过程;鉴于养殖废水不缺乏碳源(该研究各组湿地进水碳氮比在28.4~30.6之间),湿地内部的反硝化几率增大,导致曝气后总氮的去除效率提高。但是曝气条件下过高的溶解氧又会进一步抑制反硝化过程,从而也会导致系统总氮去除速率的下降。因此,对垂直流湿地而言,曝气强度不是愈高愈好。为了获得更高的脱氮效率,建议可以通过延长水力停留时间或者在垂直流湿地尾部增设水平潜流湿地来补充反硝化过程,进而提高系统对总氮的去除效果。     

大薸对奶牛场废水中耐药基因的去除效果和驱动因子分析

为探究大薸对奶牛场废水的净化效果,该研究选用温室模拟培养结合高通量测序方法,研究大薸对奶牛场废水中耐药基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）的去除效果及驱动因子。结果显示：对于奶牛场3种实际废水（原水、厌氧池和氧化塘废水）,大薸整体呈现良好的净化效果,废水中大部分ARGs的绝对丰度呈现正去除效果,在原水、氧化塘废水和低浓度厌氧池废水中,大薸处理后ARGs绝对丰度（lg值）分别下降0.25（ermA 和fexA）～3.66（blaOXA-1）、0.08（blaTEM-1）～3.51（strB）和0.09（fexA）～4.07（strB）,而对高浓度厌氧池废水,则仅有9/16的ARGs呈现正去除。经过大薸处理后,不同废水中的微生物多样性和丰度均升高,废水中优势菌种Proteobacteria和Firmicutes相对丰度下降,而Bacteroidetes 和Actinobacteriota相对丰度上升,相较于无植物处理组中微生物群落差异较大。冗余分析（Redundancy Analysis,RDA）结果表明,优势菌属（Hydrogenophaga、Flavobacterium、Bacillus和Gemmobacter）结合环境因子对ARGs变化的解释率分别为9.6%、6.0%、7.0%和5.1%,网络分析结果亦表明,ARGs变化与微生物和环境因子密切相关。因此,大薸对ARGs的去除是通过微生物变化和环境因子改变等多种作用共同驱动的。研究结果可为畜禽污水中ARGs污染防控提供理论依据,有助于推动植物生态处理技术的绿色可持续发展。     

造纸废水灌溉对芦苇不同生育期土壤中硝态氮含量的影响

在沈阳农业大学综合试验场内构建小试装置模拟盘锦双台河口天然湿地,用50,175,300mg/L浓度的造纸废水进行灌溉,研究造纸废水灌溉对土壤硝态氮含量的影响,为盐碱化湿地修复提供可参考的废水灌溉方式。结果表明,在3种浓度造纸废水灌溉下,0-40cm土壤剖面硝态氮含量随深度增加呈"S"形变化趋势,造纸废水与清水相比能增加土壤硝态氮含量。经双因素方差分析和多重比较,在发芽期灌溉浓度为50mg/L废水时土壤硝态氮与初始值相比增加最大。在发芽期灌溉废水大大增加了收获芦苇后土壤中的硝态氮含量,宜使用50mg/L浓度废水灌溉。     

2种植物浮床对含抗生素养殖废水的净化效果

[目的]探讨湿地植物种类、浮床覆盖面积和处理时间3个因素对含抗生素养殖废水净化效果的影响,为高效利用湿地植物浮床技术去除养殖废水中的传统污染物和抗生素提供依据。[方法]分别利用巴拉草(Brachiaria mutica)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis Lam. var.brevifolius)构建了植物浮床,每种植物浮床设置了20%,40%,60%这3个水面覆盖面积,监测了植物浮床在不同处理时间对养殖废水中的化学需氧量(COD)、氮磷和磺胺嘧啶的净化效果。[结果]各处理水质各指标随着运行时间持续变好:pH值变中性;溶解氧(DO)含量增加;氧化还原电位(ORP)上升;COD,氨氮(NH_3-N),总氮(TN),总磷(TP)和抗生素磺胺嘧啶(SDZ)浓度持续降低;不同植物种类对水体pH值和ORP值,DO和COD的含量无显著影响,但显著影响水体营养盐的去除;巴拉草浮床对水体中NH_3-N,TN和TP的去除效果优于短叶茳芏浮床;两种植物对SDZ的去除效率相当;总体上,60%的覆盖面积更加有利于水体中污染物的去除,但不利于DO扩散。[结论] 60%覆盖面积的巴拉草浮床,在运行47 d时,去除养殖废水中COD(88%),NH_3-N(97%),TN(89%),TP(94%)和SDZ(43%)的效果最好。     

盐地碱蓬浮床对海水养殖水体原位修复的效果

[目的]研究盐地碱蓬(Suaeda salsa)由陆地生境转移到浮床盐水生环境后的生长情况及其对海水养殖池塘水体原位修复的效果,为利用盐生植物原位修复海水养殖池塘提供方法。[方法]测定修复期间盐水浮床和陆地两种生境下盐地碱蓬的生长及生理生化指标,并监测海水养殖池塘水体水质。[结果]试验期内浮床生境中盐地碱蓬适应良好,生物量显著增加,其中浮床生境盐地碱蓬根系活力、叶片含氮量分别显著高于同期陆地生境中的盐地碱蓬。水质检测表明,修复后浮床区水体中总氮、总磷、氨氮和化学需氧量分别为3.34,0.20,0.47,0.35mg/L,均明显低于对照区,去除效果良好。[结论]盐地碱蓬从陆地生境转移到浮床盐水生境后可以适应水生环境,并通过根系吸收部分去除水中的氮、磷等污染元素。盐地碱蓬原位修复海水养殖池塘水体具有较好的潜力。     

脱氮副球菌的好氧反硝化特性及对养殖水体中氮素的控制

以一株脱氮副球菌（Paracoccus denitrificans）为试验菌株,研究了其在好氧环境下的最适生长条件以及在不同溶氧条件下对NO2--N、NO3--N的转化去除情况。结果表明,脱氮副球菌好氧下的最适生长温度为30℃,最适生长pH值为7.0。在溶解氧比较充足的情况下（6.6～7.3mg.L-1）,脱氮副球菌对NO2--N、NO3--N的去除以同化吸收为主,少部分是经由反硝化作用去除,最大去除率可达100%和97.58%。随着溶氧的降低,脱氮副球菌的反硝化能力增强,NO2--N、NO3--N通过反硝化作用去除的比例增加。将活菌数≥109个.mL-1的脱氮副球菌按1.0、2.5mg.L-1的浓度加入养殖水体,在10d内可使养殖水体中的NH4＋-N下降41.89%～49.23%,NO2--N下降33.33%～42.86%,NO3--N下降48.28%～67.74%,对养殖水体中的氮素污染具有较好的控制效果。研究显示,脱氮副球菌的好氧反硝化作用可以为养殖水体有氧条件下的脱氮提供一条新的思路。     

伊乐藻对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应

为了科学评价伊乐藻在水生态修复中的实际应用价值,在模拟条件下初步研究了沉水植物伊乐藻（Elodea nuttallii）对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应。结果表明,伊乐藻对总氮、氨态氮、硝态氮和总磷均具有一定的净化效果,并且水体中氮、磷起始浓度越高,其去除效果越明显;不同生物量伊乐藻对河水中其他藻类均具有较强抑制作用,并且随着生物量增加,其克藻效应更加明显。     

廊道式人工湿地处理污水过程中氨氮的去除效果研究

通过廊道式人工湿地（CCW）的生产性试验工程,研究了该处理系统的性能及系统内部氨氮的变化规律。结果表明,CCW处理系统的去除效率高且稳定,氨氮的去除率平均为88%,质量去除率平均为（6.94±2.07） gN·m-2·d-1,系统内部第三单元的氨氮质量去除率最高;CCW处理系统的氨氮质量负荷率小于10 gN·m-2·d-1时,质量去除率与质量负荷率呈明显的线性相关,质量负荷率大于等于20 gN·m-2·d-1时,进水浓度和出水浓度之间呈明显线性相关;处理系统各处理单元及系统整体的体积去除率常数（Kv值）均大于其他湿地处理系统;CCW处理系统氨氮浓度变化与pH值的变化趋势并不一致。     

适宜牡蛎与龙须菜配比提高含氮养殖废水处理效果

水产养殖废水中含有大量的N、P等营养素,不加处理的排放将带来环境污染,通过养殖废水的资源化利用,可以保护环境,同时获得经济效益,促进水产养殖业可持续发展。该文研究了太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)与龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)处理大西洋鲑(Salmo salar)养殖废水的适宜养殖密度与数量配比。研究内容分为两部分:1)龙须菜试验。探讨不同龙须菜养殖密度(0.8、1.6、2.4和3.2 g/L)对大西洋鲑养殖废水氮素的去除效果,结果表明,龙须菜湿质量为2.4 g时对大西洋鲑养殖废水有较好处理效果,其中TAN、NO2-N、NO3-N的最高去除率分别为59.20%、62.16%和21.77%。2)牡蛎和龙须菜混养试验。试验中牡蛎(软体部湿质量)、龙须菜(湿质量)密度均为1.6、2.4、3.2 g/L。结果表明,牡蛎2.4 g/L、龙须菜2.4 g/L组合对废水中的NO2-N去除率达40.29%;牡蛎、龙须菜对TAN的去除存在交互作用,且龙须菜影响效应较大,2.4 g/L龙须菜对TAN去除率最高达74.44%;牡蛎2.4 g/L、龙须菜1.6 g/L时对NO3-N去除效果好,但与龙须菜密度2.4 g/L时无显著性差异。综合分析确定二者密度均为2.4 g/L,即牡蛎与龙须菜密度比为1:1时处理效果最佳。     

半咸水人工湿地净化越冬养殖循环水的效果

为拓展人工湿地在水产养殖上的应用,该文研究了半咸水人工湿地的循环水越冬系统中暗纹东方鲀越冬养殖效果和净化效能。结果表明,经过166d越冬养殖,暗纹东方鲀越冬成活率(76.94±13.87)%,饵料系数5.49±1.77。在无任何外源能源加温的情况下,系统水温保持在暗纹东方鲀幼鱼的生存最低温度以上。在半咸水环境下(7.6‰～9.9‰),人工湿地对养殖水有良好的净化效果:总氮去除率为30.5%、总氨氮为69.6%、亚硝酸盐为96.1%、硝酸盐为9.7%、总磷为18.4%、COD为38.8%、总悬浮物为79.7%,循环水经过人工湿地后水质符合国家渔业用水标准;越冬期间,越冬养殖池水质状况良好;除TN和NO3-N在越冬期间的去除率比在夏季的明显低外,其他主要污染物的去除率与夏季比较没有明显变化。在试验负载范围内,系统去除量随进水污染负载量的增加而增加;通过建立预测模型预测出湿地养殖面积比值0.36～0.97,与实际值1.26相比,养殖密度尚有提高的空间。因此,人工湿地能持续有效地去除暗纹东方鲀越冬循环水养殖系统中的主要污染物,说明该系统能在越冬养殖生产实际应用。     

大狼把草对猪场废水中污染物的净化效果

为了考察湿地植物大狼把草对猪场废水中污染物的净化能力,采用基质栽培法研究了大狼把草在猪场废水中的生长特性及其对氮、磷的去除率。结果表明：该植物在氨氮浓度100 mg/L左右的废水中能正常生长,单株植物的干质量达到245.8 g,其氮、磷积累量分别为5.63和0.42 g,在每株植物处理水量9 L、水力停留时间（HRT）7 d时,大狼把草在营养生长期和花果期对废水中氨氮、总氮及化学需氧量CODCr的平均去除率都在80%以上,对总磷的平均去除率在60%以上。由此可见,大狼把草对猪场废水有较强的耐污能力和较好的净化效果,可用于人工湿地处理畜禽养殖废水。     

膜下滴施尿素对棉花氮素吸收、分配、利用效率的影响

在棉花花铃期膜下滴施不同量尿素,结果表明,追氮处理后棉株根、叶片、叶柄和蕾铃的氮含量比不追氮处理要高,但增高多少与追氮量没有明显关系。棉花总吸氮量随着追氮量的增加而增加,但花铃期吸氮量占总吸氮量的比例呈下降趋势。追氮处理对土壤全氮没有明显的影响,但对土壤碱解氮的影响比较大。土壤全氮和碱解氮与棉花各器官氮含量的相关性不显著。随着施氮量增加,追施氮肥的利用率明显下降。     

施氮与灌水对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡及其利用率的影响

通过田间裂区试验研究了不同施氮量(N 0、150、210和270 kg/hm2)和灌水量(900、1200、和1500 m3/hm2)对夏玉米土壤硝态氮分布累积、氮素平衡以及氮肥利用率的影响。结果表明,夏玉米收获期各处理土壤硝态氮在表层(0—20 cm)含量最高,在0—200 cm剖面均呈现先减少后增加再减少的变化趋势;土壤剖面NO3--N累积量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理。作物吸氮量、氮素表观损失量均与施氮量和总氮输入量呈显著相关,氮素输入量每增加1 kg,作物吸氮量仅增加0.301 kg,而表观损失量增加0.546 kg,是作物吸氮量的1.8倍左右。随施氮量的增加土壤剖面中NO3--N的损失量逐渐减少。夏玉米子粒吸氮量和收获指数随施氮量的增加有增加的趋势;氮肥回收效率和氮肥农学效率均以处理W1500N150最高,分别为46.15%和12.98kg/kg;氮肥生理效率以处理W1200N150最大,为34.49 kg/kg。本试验条件下,以水氮处理W1500N150的土壤硝态氮残留量、表观损失量较低,夏玉米氮肥回收效率和农学效率较高。     

碳含量对再生水灌溉土壤氮素迁移转化规律的影响

为深入了解碳含量对再生水灌溉系统中氮素迁移转化的影响,该研究进行了碳含量影响下的再生水灌溉系统氮素迁移转化规律试验。利用不同碳含量的再生水灌溉种植在土柱中的黑麦草,测定各试验周期内灌溉水、土壤溶液和排水中不同形态氮的含量,分析不同生育期作物干物质产量和氮含量。结果表明,随灌溉水进入系统的氮素约有34%可被作物吸收利用,62%可通过反硝化作用去除或调节土壤氮库中的氮量,随水分下渗到根系层以下并随排水排出系统的氮量仅占灌溉水中氮量的3%～4%。从作物长势、干物质量和氮的利用量看,高碳处理优于低碳处理。试验条件下,再生水中碳含量较高时有利于氮素的转化、作物吸收利用以及氮的反硝化作用。研究结果对于以灌溉利用为目的的污水处理,具有一定的指导意义。     

反硝化脱氮除磷-侧流磷回收工艺效能

为了调查反硝化同步脱氮除磷-侧流磷回收新工艺的工艺效能,该试验在该工艺稳定运行条件下评价其污染物(化学需氧量、总氮、NH+4-N和PO3-4-P)去除能力和磷回收能力。结果表明:当进水中化学需氧量、总氮、NH+4-N和PO3-4-P的质量浓度为239.2~259.5、39.6~43.8、38.2~41.8和8.72~11.40 mg/L,出水中相应的质量浓度分别为15.2~21.6、8.5~9.6、3.6~4.7和0.31~0.49 mg/L,满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准;COD主要在厌氧池被去除,NH+4-N主要在好氧硝化池中去除;污水中磷的去除主要由诱导结晶磷回收和生物除磷两部分组成;整个工艺中,磷去除效率为95.9%,其中诱导结晶磷去除率占总去除效率的71.5%,表明该工艺具有较大磷回收潜力。此外,后置曝气池可对出水中COD、NH+4-N和PO3-4-P浓度起着把关作用,有助于提高出水水质。