冷水鱼养殖尾水治理技术试验

为保护水域生态环境,实施环保养殖,加强养殖业自身环保建设,采用固液分离、沉淀吸收、氧化降解、微生物降解过滤净化和植物吸收等生态处理技术,开展冷流水养殖尾水综合处理技术研究,在处理系统为养殖面积40%的情况下,能有效降低尾水中的COD和氮磷,处理效果分别达到了100%、87.13%、75.56%。

铁尾矿废石免烧透水砖制备及性能研究

以铁尾矿废石、水泥和铁尾矿粉为原材料,静压成型制备铁尾矿废石免烧透水砖,研究了成型压力、保压时间、养护时间、水胶比、孔隙率对透水砖抗压强度、透水系数的影响,通过SEM分析样品的微观形貌。结果表明:配合比设计参数为设计孔隙率20%,水泥10%,铁尾矿粉10%,铁尾矿废石80%,水胶比0.4,减水剂掺量为1.5%;透水砖的最佳工艺条件为成型压力8 MPa,保压时间50 s,标准养护28 d,在此条件下制得的透水砖抗压强度为10.4 MPa,透水系数为2.24×10^(-2) cm/s。

排渗失效下尾矿库溃坝三维模型试验研究

针对尾矿库渗透破坏模式,为克服二维试验槽边壁效应对模型渗流走向及溃决位置的影响,本文以某尾矿库为原型,基于自主设计的三维尾矿库溃坝模型试验平台,进行了排渗设施失效诱发的尾矿库溃坝模型试验研究,揭示了该尾矿库的溃决模式及溃决机理。结果表明:(1)排渗失效导致的溃坝呈现局部流土破坏-坝体累计变形-深层滑动面发展贯通-整体突发失稳的渐进伴突发型溃决演化模式;(2)坝体孔隙水压力骤变是坝体发生滑动破坏的关键响应指标,预示着坝体将在短时间内由滑动体前后缘局部散浸软化、流土、塌陷转变为大范围溃决,可作为坝体溃决事故的前兆信息;(3)排渗失效导致的尾矿库溃坝过程具有渐进性和突发性的特点,发生散浸与流土破坏的过程时间较长,发生深层滑动和溃决的时间短暂,该特征可为尾矿库渗透破坏隐患治理及坝体溃决应急响应提供参考。研究结果对尾矿库溃坝的灾害预防具有重要的现实意义。

焦化废水生化尾水特征及其深度处理技术进展

焦化废水污染负荷高、有机污染物组成复杂、生物毒性强,是一类非常难处理的煤化工废水。经传统的“物化+生化”工艺处理后,其生化尾水中仍残留部分难降解有机物与一定的生物毒性,COD难以达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012)的限值要求,需进一步处理。分析了焦化废水生化尾水中的残余有机物和生物毒性特征,归纳总结了混凝、吸附、膜过滤等分离技术,Fenton、催化臭氧氧化、电磁强化氧化、过硫酸盐氧化与电化学氧化等转化技术及分离转化协同工艺对生化尾水中难降解有机物的去除效能和不同有机组分及生物毒性的变化规律,指出在认识水质特征与生物毒性转化规律的基础上,兼顾有机物高效去除和处理出水的生物安全性,开发协同组合工艺与短流程技术是焦化废水生化尾水深度处理技术的发展方向。

长江大保护试点城市某污水处理厂尾水湿地净化效果研究

为探寻污水处理厂配套尾水湿地净化效果,以长江大保护试点城市某污水处理厂尾水湿地为例,通过现场调查与采样,分析湿地出水水质特征,探讨影响湿地污染物去除效率因素。结果表明:尾水湿地出水COD、NH_(3)-N及TP浓度满足设计目标,潜流湿地对COD去除率较高,表流湿地对氨氮及磷的去除率较高,优于涵养塘;湿地实际运行水力负荷、水力停留时间和污染物负荷与设计值不符,影响污染物去除效果;据此提出湿地运行优化建议,促进湿地深度脱氮除磷,提升尾水湿地效能;运行优化可提高潜流湿地污染物去除率,同时污水处理厂减少碳排放94.74 gCO_(2)m^(3)。研究结果可为该尾水湿地运行管理及长江大保护试点城市系列污水处理厂配套尾水湿地设计与运维提供参考。

硫自养反硝化系统处理化工园区尾水特征分析

采用硫自养反硝化装置对某农药化工园区水处理系统末端排水进行脱氮处理,系统成功启动且运行平稳后,在室温约16℃,HRT为22 h情况下,分别运行硝酸盐模拟废水和实际废水。试验结果表明,以NO3--N模拟废水运行25 d,NO_(3)^(-)-N平均去除率为87%,出水平均浓度为21 mg/L;以实际尾水运行20 d,TN平均去除率为88%,出水平均浓度为17mg/L,反硝化系统脱氮效果良好且运行稳定。对反应器内不同阶段的微生物进行高通量测序分析,在门水平上的结果表明Proteobacteria为占比最大的菌门,Campilobacterota由模拟废水过渡到实际废水运行阶段,丰富度显著增加。在属水平上Sulfurimonas和Thiobacillus为系统内存在的典型菌属,二者具有硫自养反硝化功能,反应后丰度均有较大提升。其中Thiobacillus表现在硫自养反硝化功能上表现出优势,在无机硫的氧化和硝酸盐的还原中发挥了重要作用。

接种两株有益菌的生物絮团净水性能及饲料化潜力

为强化新的絮团形成菌伪杜擀氏菌YN12(Pseudoduganella eburnea YN12,YN)利用养殖尾水生成生物絮团效果,并将絮团制成饲料,探讨在胡子鲶(Claris fuscus)饲养上的可行性。在生物絮团系统中,接种活性污泥(Activated sludge,AS)、伪杜擀氏菌YN12和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,BS)并配制成7组(AS、YN、BS、AS+YN、AS+BS、YN+BS和AS+YN+BS),分析絮团形态结构差异,评估出对模拟养殖尾水氮去除效果及微生物群落结构优势的最佳组合,最终收集最佳组合絮团烘干研磨成粉末添加到商业饲料制粒,分成对照组和絮团组两组,探讨对胡子鲶的生长性能、饲料利用率、肌肉营养成分及肝脏的消化酶和免疫酶活性的影响。结果表明:YN+BS组水质净化效果稳定,总氮去除效果(89.6%)良好,氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐积累低,具有良好的絮团生成量(9.0 ml/L)及占据优势(47.5%)的反硝化菌群(包括Hydrogenophaga、Flavobacterium、Pseudoxanthomonas、Burkholderiaceae、Comamonas、Acinetobacter等)。该组絮团粉以5%比例与商业饲料混合、研磨加工制粒后用于胡子鲶养殖,发现胡子鲶生长性能[包括存活率:(100±0.00)%>(95±0.00)%;增重:(2.81±0.35)g>(2.52±0.52)g;体长增加(1.68±0.36)cm>(1.51±0.34)cm]和饲料系数55±0.03>46±0.12均优于纯商业饲料的对照组,然而在淀粉酶等消化酶、免疫酶包括过氧化氢酶、总超氧化物歧化物、谷胱氨酸过氧化物酶等及肌肉营养成分包括谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和甘氨酸等鲜味氨基酸上均低于对照组。YN+BS组絮团饲料在生长性能占据优势,然而在消化能力、免疫活性及肌肉营养成分上并未表现出明显优势,需要进一步调整水平絮团添加水平以优化胡子鲶饲养效果。

PHBV-硫铁矿基人工湿地处理实际污水处理厂尾水混合营养反硝化研究

以河南省新乡市某大型污水处理厂尾水为研究对象,开展模拟人工湿地尾水深度脱氮除磷研究。选用聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)和硫铁矿作为湿地系统的主要功能填料,构建异养反硝化与自养反硝化相结合的混合营养反硝化系统。通过水质指标监测和高通量测序等手段,探究工艺运行效果与微生物群落结构机制。构建PHBV+硫铁矿组(实验组)和PHBV+陶粒组(对照组),反应器连续运行77天,结果表明,当水力停留时间(HRT)为2小时,进水水质为NO_(3)^(−)-N=8.39±1.72 mg/L,TN=10.41±1.58 mg/L,TP=0.37 mg/L,COD=15.7 mg/L时,平均出水TN浓度达到2.22 mg/L,TP浓度达到0.28 mg/L,COD浓度为32.7 mg/L,PHBV+硫铁矿组人工湿地脱氮效率(78.55%)明显优于PHBV+陶粒组(51.25%),基本上达到地表水环境质量标准(GB 3838—2002)V类。微生物群落结构分析表明,PHBV+硫铁矿组人工湿地中的优势菌属为自养菌Desulfobacter和异养菌unclassified_k__norank_d__Bacteria,丰度分别为23.98%和12.30%,通过自养与异养菌的协同,实现混合营养反硝化,其中与硫代谢相关Desulfobacter主导的自养反硝化在系统脱氮中可能起主要作用。研究结果可为PHBV+硫铁矿基人工湿地尾水生物脱氮除磷的工程实践提供参考。

稻田-沟渠协同净化池塘养殖尾水效果

为了实现养殖尾水达标排放和循环利用,本研究构建了稻田-农沟-强化沟协同净化系统,考察了各净化单元对池塘养殖尾水中TN、TP、COD_(Mn)和TSS的处理效果,并采用水质标识指数法评价其去除特征和效果,通过浓度沿程衰减的模型拟合分析了相关水质指标沿流程变化规律。结果显示:净化系统出水中TN、TP、COD_(Mn)和TSS浓度平均值分别为1.33、0.19、6.61和12.00 mg/L,去除率分别为86.73%、89.26%、85.77%和93.68%。池塘养殖尾水经净化系统处理后综合水质得到明显改善,其中主要污染物TN得到了显著改善,相关水质达到《淡水池塘养殖水排放要求》(SC/T 9101—2007)一级排放要求;TN、TP和COD_(Mn)沿流程变化规律符合线性削减模型。结果表明稻田-沟渠系统可用于池塘养殖尾水的达标排放。

一株嗜碱兼性好氧反硝化菌Marinobacter sp.B3的分离鉴定及脱氮性能研究

为获得反硝化脱氮效率较好的菌株,实验从海水螺旋藻培养体系中分离获得一株嗜碱兼性好氧反硝化菌,通过观察细菌形态以及16S rRNA基因序列的同源性分析,鉴定该菌株为海杆菌属,命名为Marinobacter sp.B3。为明确该海杆菌的反硝化性能及氮转化途径,研究开展了溶解氧(DO),碳氮摩尔比(C/N),pH和温度等不同单因素对反硝化性能影响实验和氮平衡实验。单因素影响实验结果表明,当硝酸钾(KN0_(3))作为唯一氮源,NO_(3)^(-)-N的初始浓度为100 mg/L,盐度32,振荡速度为150 r/min(初始DO质量浓度是5.6 mg/L),C/N=10,pH=8.0±0.2,温度为35℃时,可获得最大脱氮效果。氮平衡实验结果得出,在好氧环境下,有20.11%的NO_(3)^(-)-N转化为胞内氮,5.58 mg/L的NO_(3)^(-)-N转化为其他形态(NO_(2)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和有机氮),74.72%转化为N2释放;厌氧环境下,有26.65%的NO_(3)^(-)-N转化为胞内氮,72.86%的NO_(3)^(-)-N转化为气态产物释放。最终实验结果表明,Marinobacter sp.B3在好氧和厌氧条件下,48 h对NO_(3)^(-)-N的去除率分别为99.89%和93.80%,具有较好的反硝化脱氮能力,且在好氧条件下NO_(3)^(-)-N去除效率更高,在海水工厂化循环水养殖尾水处理方面具有良好的应用前景。

MBR技术与工艺在水产养殖尾水处理中的研究进展

膜生物反应器技术(MBR)被认为是水产养殖中先进水处理的潜在技术,在水产养殖尾水处理领域的应用还有很大进步空间。以已有的理论知识为基础,结合国内外文献,分别对养殖尾水的高效处理技术、膜污染控制技术、尾水回收技术以及MBR技术改进工艺的研究现状展开描述。然后对不同MBR脱氮除磷组合工艺进行优劣对比,最后提出MBR技术与工艺在水产养殖尾水处理研究中存在处理成本高、处理技术与养殖技术未很好融合的问题,并认为未来该技术可在集成模块化、膜材料和稳定工艺等方面深入研究。为后续MBR技术在水产养殖尾水处理中的高效化、经济化研究提供参考和方向。

贝-鱼-草生产型湿地沉积物中细菌群落结构特征分析

[目的]研究“贝-鱼-草”生产型湿地处理养殖尾水工艺中的细菌群落结构变化特征。[方法]采用Illumina-MiSeq高通量测序技术对湿地不同单元沉积物中的细菌群落结构进行分析。[结果]幼贝高效净化单元和高密度贝类净化单元中的多样性和菌群丰度明显高于其他处理单元。在门水平分类单元上,湿地沉积物中的优势细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)。冗余分析发现各单元沉积物中的TP含量是影响细菌群落结构的主要环境因子。[结论]湿地中投放的贝类可以减少沉积物中的氮磷营养盐,并且通过贝类的生物扰动作用可以提高沉积物中细菌群落的多样性和丰富度,研究结果为“贝-鱼-草”生产型湿地处理养殖尾水提供了科学依据。

低温对含盐食品污水深度处理性能与微生物群落的影响

固体碳源被广泛应用于污水深度处理,但是低温条件下对含盐食品污水的处理性能还缺乏评估,微生物特性也需要揭示。以聚丁二酸丁二醇酯为固体碳源,考察了不同温度条件下的脱氮性能、微生物群落结构以及基因富集特征。结果表明:常温(25~28℃)条件下的固体碳源反应器出水可以满足《污水综合排放标准》一级标准。低温(5~9℃)对脱氮性能抑制显著,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N去除率仅为30.17%、73.51%,并且运行初期存在出水有机物超标的风险。固体碳源体系中unclassified_Comamonadaceae、Acidovorax分别是主要的硝化、反硝化菌属,但容易受低温影响而丰度降低。此外,温度降低还会导致硝化基因(amoA、amoB、amoC)和反硝化基因(narG、narH、narI)丰度降低。

3种水生植物潜流人工湿地模拟处理池塘养殖尾水的研究

为了解潜流人工湿地对养殖尾水的处理效果,比较蕹菜、凤眼莲、喜旱莲子草三种水生植物潜流人工湿地对草鱼养殖池塘尾水的净化效果,并探讨潜流人工湿地在不同水力负荷、排停水和排水转换对池塘养殖尾水的处理效果,以及潜流人工湿地微生物群落多样性和组成。结果显示:蕹菜、凤眼莲和喜旱莲子草分别对总磷(TP)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)和化学需氧量(COD_(Mn))去除率最高,为24.7%、25.1%和25%。停水时,蕹菜、凤眼莲和喜旱莲子草均对NH_(4)^(+)-N去除率最低,分别为-526.07%、-871.08%和-1196.46%。水力负荷为低(5.76 m^(3)/d)时,蕹菜、凤眼莲和喜旱莲子草分别对COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和TP去除率最高,为30.4%、42.5%和22.1%。蕹菜Shannon、Ace和Chao 1均最高,喜旱莲子草Simpson最高。3组样本共分析出5131个OTU,注释为45个门,293个目和974个属;蕹菜停水前、中和后共分析出5021个OTU,注释为47个门,294个目和953个属。研究表明,水生植物潜流人工湿地对养殖尾水具有一定的净化效果,运行期间停水会降低净化效果,水力负荷低的净化效果大于中和高,微生物群落多样性和组成的差别影响了人工潜流湿地对养殖池塘尾水的净化效果。

工程化循环水养殖池塘的氮磷收支研究

为了探寻更清洁高效的养殖模式,研究将淡水池塘循环水养殖系统进行了改良,对5个月试验周期内池塘水体理化指标和氮磷收支情况进行了分析。结果显示,池塘水体的理化指标呈波动性变化,试验结束时总氮、总磷浓度分别为4.85和1.04 mg/L,总氮浓度符合淡水养殖尾水排放二级标准。饲料和底泥是池塘氮磷输入的主要来源,分别占池塘氮元素输入量的50.6%和43.7%,磷元素输入量的49.4%和46.9%;底泥积累是池塘氮磷输出的主要途径,分别占池塘氮磷元素输出量的53.3%和78.7%。试验池塘对氮磷的利用率分别为65.2%和16.6%,其中鲤对氮磷的利用率显著高于其他鱼类(P<0.05),鲢、鳙对磷的利用率无显著差异(P>0.05)。研究表明,改良后的池塘循环水养殖系统有效降低了营养负荷,提高了养殖生物的氮磷利用率,减轻了养殖尾水对周边环境的影响,兼顾生态与经济效益,是一种成本较低且可持续发展的池塘养殖模式。

淡水养殖尾水中环境激素污染现状及处理技术研究

系统地阐述了养殖尾水中环境激素的污染现状,对其进行了分类,并采用统计学方法进行了研究现状分析。进一步探讨了目前应用于环境激素处理的多种技术,包括物理法、化学法和生物法。物理法主要涉及吸附和膜分离技术,而化学法则包括氧化和还原反应。生物法通过使用微生物和藻类等生物资源,实现环境激素的有效降解。尽管各种方法各有优缺点,但生物法因其成本效益和可持续性而受到特别关注。最后对环境激素处理技术的未来发展进行了展望,强调了准确检测方法和联合工艺处理的重要性,以及环境激素管理和监测的法规需求。

黏性细尾砂料浆流变特性初步研究

为探究黏性细尾砂料浆流变特性,以某金矿细尾砂料浆为研究对象,借助流变仪、pH计、ICP-OES、Zeta电位仪多种手段开展料浆保水性、触变性研究,分析了金矿细尾砂料浆流变特性,探讨了料浆从层流到紊流的转变及扩展度与流变参数的关系。结果表明:①细尾砂的黏土矿物成分含量高和比表面积大的特点是影响料浆保水性、触变性、流动性以及层流—紊流转变的重要内因;②黏土矿物溶出碱阳离子使电动电位下降引起吸附水膜厚度降低,但共用吸附水膜的细尾砂颗粒间吸引力也因此增强,促进絮网结构形成和发展,使絮网结构强度提高,絮网内包裹水量因此增加,再加上较大比表面积使水膜面积增加,导致料浆吸附水量增加;③细尾砂黏土矿物成分越多,比表面积越大,被破坏的絮网结构恢复重建越困难,触变性越明显,通过增加剪切速度和降低料浆浓度可弱化触变性;④细尾砂料浆属于宾汉塑性体,黏土矿物和较大比表面积有助于使料浆维持层流,使料浆屈服应力、刚度系数增加和扩展度降低,扩展度同时受屈服应力和刚度系数控制且遵循负幂函数关系。

凡纳滨对虾养殖尾水悬浮物粒径分布研究

为探明凡纳滨对虾养殖尾水中悬浮物的物质组成和粒径分布特性,2021年11月对上海市3口典型对虾养殖池塘(SP1、SP2、SP3)尾水排放过程进行动态监测,采集不同排水深度的尾水样品,分析尾水中悬浮物物质组成和变化规律,研究尾水中悬浮颗粒粒径数量和体积分布特征。试验结果显示,尾水中悬浮物、颗粒态氮、颗粒态磷含量随排水深度的增加呈递增趋势,在排水深度达2/3以后增幅明显升高,悬浮物中氮、磷含量平均占比则随之下降,分别由排水前的6.11%和1.20%降至排水末期的0.38%和0.11%;悬浮颗粒粒径分布受排水过程驱动,排水末期SP1、SP2和SP3尾水悬浮颗粒体积组成的中值粒径分别为11.69、20.89μm和38.23μm,主要以<100μm的胶体和细颗粒为主,平均体积占比达92.68%;虾塘尾水悬浮颗粒粒径数量分布符合可变β模型(r^(2)=0.849±0.128),粒径体积分布符合对数正态分布模型(r^(2)=0.879±0.141)。

生态沟—根孔湿地系统对大规模水产养殖尾水的净化作用

[目的]分析基于根孔湿地构建的生态沟渠对水产养殖尾水的净化效果,为大面积养殖区循环养殖和污染减量化提供科学参考。[方法]选取养殖面积超过500 hm^(2)的宁夏回族自治区贺兰县寇家湖园区进行试验,以原有农田排水沟渠为基础,在沟渠两岸构建根孔湿地提升其净化能力,于2022和2023年对沿程水体进行采样,分析该系统对大面积水产养殖区产生的养殖尾水的净化效果。[结果]2022年系统初运行时生态沟渠能有效净化养殖尾水中的磷酸盐、亚硝酸盐和氨氮,净化率分别为97.15%,96.00%和59.65%;2023年日常运行时该生态沟渠能有效净化大面积养殖区日常养殖过程中产生的养殖尾水,对磷酸盐、亚硝酸盐和氨氮净化率最高可达到87.70%,72.89%和83.15%,系统净化末端氨氮浓度低于0.5 mg/L,达到《地表水环境质量标准(GB3838—2002)》的Ⅱ类标准;缩短1/2的净化路程后,生态沟渠对养殖尾水依旧具有较好的净化效果,两个长度下生态沟渠出水口的营养盐浓度无显著性差异(p<0.05)。[结论]基于根孔湿地构建的生态沟渠能有效处理大面积水产养殖区日常养殖过程中产生的尾水,可实现养殖尾水的循环利用。

尾矿水浸泡对砂岩结构及力学特性影响研究

尾矿水长期浸泡会对岩石稳定性造成潜在影响,可能引发一系列危害。为研究尾矿水溶液的溶蚀作用对砂岩力学性能和微观结构的影响,采用自来水和尾矿水对砂岩进行90 d浸泡,随后进行离子浓度测定和单轴压缩试验。利用扫描电镜和能谱仪对砂岩试样的微观形貌以及表面元素进行分析,建立尾矿水对岩石溶解的数值模型。研究结果表明:与天然试样相比,自来水浸泡后试样的强度和弹性模量分别降低了16.38%和18.5%,而尾矿水浸泡后其强度和弹性模量分别降低了24.42%和25.42%。尾矿水呈弱碱性,与砂岩的主要成分石英钠长石(NaAlSi_(3)O_(8))和钾长石(K(AlSi_(3)O_(8)))发生化学反应,生成大量的Na^(+)和K^(+)离子,溶液中离子浓度分别增加了40.17%和19.8%,导致砂岩表层微观结构破坏、孔隙和裂隙增大,从而使得弱化效果更加显著。研究成果为理解尾矿水对砂岩浸水弱化机理提供了有益参考,并为尾矿工程安全研究、分析、测评提供科学依据。