PTCN/CaO_(2)/vis体系降解海水养殖废水中CIP:机理与归趋

本文拟建立掺磷管状氮化碳(PTCN)/CaO_(2)/可见光(vis)体系,将其应用于海水养殖废水中处理目标污染物环丙沙星(CIP),并探究该体系反应机理及抗生素CIP的环境归趋.实验结果表明,PTCN/CaO_(2)/vis体系具备良好的抗生素降解能力,在实验条件下CIP的表观降解速率常数k_(obs)为7.15×10^(-2)min^(-1);单因素实验表明,在酸性条件下,体系表现出更强的CIP降解效能,水中共存因子对体系降解CIP存在一定的影响;同时,体系降解污染物能力随CIP浓度降低而逐渐增强;此外,该体系表现出优异的可循环性能,PTCN在5次循环后,CIP的降解率仍能保持82.5%.体系降解CIP过程中,活性物质O_(2)-占主导地位,1O_(2)和h+这两种活性物质也起到一定的贡献作用;相标污染物CIP在体系中的降解过程包括脱羧反应和哌嗪环氧化;降解过程中大多数中间产物对水生生物表现出更为友好的特征;最后,通过延长体系降解时间,能有效消除CIP抗菌活性.

序批式反应器改良工艺对海水养殖废水中氮和磺胺嘧啶去除及微生物群落分析

本研究利用投加磁粉和粉末活性炭的序批式反应器(Sequencing batch reactor,SBR)改良工艺处理模拟海水养殖废水,探究了污染物去除性能及微生物群落结构。与未投加磁粉和粉末活性炭的SBR比较,SBR改良工艺COD、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N的去除性能变化较小,平均去除率均保持在97.0%以上;SBR改良工艺NO_(2)^(-)-N和总无机氮(Total inorganic nitrogen,TIN)的去除率高于未投加吸附剂的SBR,SBR改良工艺的NO_(2)^(-)-N和TIN平均去除率分别保持在78.56%和90.88%以上;投加磁粉和粉末活性炭均促进了磺胺嘧啶去除,投加粉末活性炭SBR的磺胺嘧啶去除效果最好(95.88%),说明粉末活性炭是磺胺嘧啶去除的有效吸附剂。反硝化菌Pseudoalteromonas是3个SBR的优势菌属,投加磁粉时丰度最高(43.5%)。氨氧化菌(Ammonia oxidation bacteria,AOB)和总反硝化菌(Denitrifying bacteria,DNB)在投加磁粉的SBR中相对丰度最高,这与投加磁粉SBR的TIN去除率最高相对应。改良工艺促进磺胺嘧啶降解菌Geobacter富集。3个SBR的主要脱氮途径为自养硝化-异养反硝化;未投加吸附剂SBR的磺胺嘧啶去除依赖生物降解,SBR改良工艺中磺胺嘧啶的去除途径为吸附和生物降解。

电活性菌藻膜耦合虹吸曝气技术处理海水养殖废水

人工湿地耦合微生物燃料电池(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)被广泛应用于低碳氮比水产养殖废水处理。然而,高盐度抑制限制了其在海水养殖废水处理中的应用。针对高盐抑制,该研究利用海水底泥和海洋微藻构建电活性菌藻生物膜并结合虹吸曝气技术强化CW-MFC处理海水养殖废水。相比CW-MFC,强化系统对化学需氧量、总磷、总氮、磺胺甲恶唑、Cu^(2+)的去除率分别提高33.46%,31.07%、25.64%、12.03%、24.25%。高通量测序显示,硝化和反硝化细菌Marinobacter、Muricauda、Xanthomarina生长状况良好;在MFC阳极和电活性菌藻生物膜表面,胞外呼细菌Geobacteraceae和Pseudomonas以及海洋微藻细菌Pseudooceanicola和Hoeflea被显著富集。研究结果表明,电活性菌藻生物膜耦合虹吸曝气技术可以有效提高CW-MFC系统处理海水养殖废水的效能。

微藻净化海水养殖废水研究进展

介绍了海水养殖废水的常规处理方式,包括化学方法和生物方法。然而这些方法存在效率低、二次污染、成本高等问题。基于微藻净化废水能够实现污染物去除和废水资源化利用的显著优势,阐述了微藻净化海水养殖废水的研究现状,并就目前的研究提出了微藻净化海水养殖废水存在的问题。针对这些问题,给出了解决微藻净化海水养殖废水难题的建议,为今后利用微藻提净化海水养殖废水提供了参考。

耐盐好氧反硝化菌Vibrio alginolyticus YT-3的固定化及对海水养殖废水的脱氮处理

以驯化分离得到的一株耐盐好氧反硝化细菌Vibrio alginolyticus YT-3为研究对象,系统研究了其在不同C/N、盐度、温度以及pH下的脱氮性能。同时,以陶粒为载体,对Vibrio alginolyticus YT-3进行固定化,优化固定化条件,并初步确定固定化Vibrio alginolyticus YT-3对实际海水养殖废水的脱氮效果。结果表明:Vibrio alginolyticus YT-3在C/N=15~20、25~30℃、中性和偏碱性条件及较宽的盐度范围内(0~40‰)具备较强的脱氮能力。最优的固定化条件为陶粒粒径2~4 mm、固菌比为1:3(质量:体积,g:mL)、固定化时间24 h。与游离态相比,固定化后的Vibrio alginolyticus YT-3具有更宽的温度和pH适宜范围。经固定化Vibrio alginolyticus YT-3的脱氮处理,海水养殖废水中无机氮浓度下降至0.32 mg/L,总氮浓度下降至1.95 mg/L,氨氮、硝态氮、总氮的去除率达100%、85.03%、92.52%。

盐生植物生物炭吸附海水养殖废水氨氮和COD的效果分析及其资源化利用研究

对比不同类型盐生植物生物炭对海水养殖废水中氨氮及COD的修复效果,确定最优类型生物炭继而进行资源化利用研究,以期为盐生植物资源化利用及海洋养殖废水修复提供理论依据。试验采用3类盐生植物共6种,在300℃下裂解制备成生物炭,通过表征分析海水养殖废水中氨氮及COD吸附效果,筛选出最优盐生植物类型,进行盆栽试验对生物炭残渣资源化利用可行性分析。结果表明:不同盐生植物生物炭均对海水养殖废水中氨氮及COD均存在一定的修复效果,其中泌盐盐生植物生物炭对氨氮和COD的去除率最显著可达67%和43.16%,且产率最高为68%。盆栽试验中,生物炭残渣使土壤养分显著增加,能够促进种子萌发。综上,投加量为3 g/100 mL的泌盐植物生物炭不仅可以实现海水养殖废水中氨氮及COD高效去除,同时对盐生植物的资源化利用提供了新的思路,为绿色高效海水养殖业的发展提供了技术支持.

滨海盐渍区利用异源海水养殖废水灌溉耐盐能源植物(菊芋)研究

通过田间微区试验,研究了异源养殖废水农业利用对耐盐能源植物(菊芋)栽培体系土壤性状、植物生长及产量的影响,同时利用Watersuit直观模型对系统作了安全性评估。结果表明:异源养殖废水灌溉土壤有明显积盐趋势,尤其是高盐度的对虾养殖废水,土壤盐分高达2.69 g/kg;而钠吸附比(SAR)海参养殖废水最高,其值为7.4(mmol/L)1/2;异源养殖废水灌溉菊芋茎叶生长受到抑制,但能明显促进根系生长;与淡水灌溉相比,除对虾养殖废水块茎产量受到影响外,其他两个养殖水处理块茎产量均无明显差异;以菊芋块茎产量作为基准,其耐盐临界值为24.65 dS/m。安全评价结果表明,适宜盐度养殖废水补充灌溉菊芋,可保证土壤安全和取得较高块茎产量。

海水养殖废水灌溉对碱蓬和海蓬子生长和品质的影响

通过田间试验,研究了海水养殖废水灌溉对碱蓬和海蓬子生长特性和品质的影响。结果表明:在7月中下旬,海水养殖废水灌溉显著降低了碱蓬的株高、基茎以及生物量,但并未影响海蓬子生物量。海水养殖废水灌溉对两种海水蔬菜的品质也产生了影响。海水养殖废水灌溉条件下碱蓬的蛋白质、可溶性总糖以及游离氨基酸含量均显著降低,而海蓬子可溶性总糖和游离氨基酸含量却显著增加。从矿质品质来看,7月15日,海水养殖废水显著降低了碱蓬Na+含量和海蓬子Ca2+含量,却提高了碱蓬K+,Mg2+含量和海蓬子Na+,K+含量。7月28日,海水养殖废水灌溉提高了碱蓬Na+含量和海蓬子Mg2+含量,却抑制了碱蓬的K+,Mg2+吸收。总体来说,在浙江温州滩涂上,海蓬子较碱蓬更适合海水养殖废水灌溉。

气水比对移动床生物滤器净化海水养殖废水的影响

生物滤器是海水养殖废水净化的核心处理单元,而气水比是影响移动床生物滤器处理效率的关键因素。本实验采用挂膜成熟的移动床生物滤器和人工模拟海水养殖废水,研究了不同气水比(6︰1、10︰1、15︰1、20︰1、30︰1)对移动床生物滤器处理海水养殖废水效能的影响。结果表明:随着气水比的增大,氨态氮(TAN)去除率呈现出先降低后增加的趋势,亚硝酸盐(NO_2~–-N)的积累率呈现出先增加后降低的趋势,化学需氧量(COD)去除率呈现降低的趋势。气水比为6︰1时TAN和COD平均去除率最大(TAN 12.55%±0.80%,COD 16.63%±1.28%),NO_2~–-N平均积累率相对较小(109.71%±23.94%),且出水水质稳定,波动最小,对水质的净化效果明显好于其他的气水比条件,因此气水比6︰1是实验条件下的最佳气水比,可为实际生产应用提供理论参考。

好氧时间与缺氧时间变化对O/A-SBR处理海水养殖废水性能影响

考察了好氧时间与缺氧时间的变化对好氧/缺氧-序批式反应器(O/A-SBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,好氧时间/缺氧时间变化对COD去除效果影响不大,但对O/A-SBR的脱氮性能有着明显的影响。当好氧时间/缺氧时间从2h/8h逐渐地变为0.5h/9.5h时,污泥比好氧速率(SOUR)从36.49mg O2/(g MLSS·h)逐渐降低到31.93mg O2/(g MLSS·h),溶解氧的高低直接地影响着活性污泥SOUR的大小。活性污泥的比氨氧化速率(SAOR)和比硝酸盐氧化速率(SNOR)在好氧时间长的情况下相对较高,但好氧条件却抑制了活性污泥的反硝化速率(SNRR)。好氧时间与缺氧时间变化使O/A-SBR中微生物群落结构发生变化,一些微生物不能够适应环境变化的微生物可能减弱或被淘汰。

用煤渣和沸石处理海水养殖废水的挂膜动力学研究

研究了用煤渣和沸石作为填料的硝化滤器挂膜过程中动力学参数的变化规律,并对生物膜进行了电镜观察。结果表明:在挂膜过程中,总氨氮的降低遵循一级反应规律;一级反应的相关性随着时间的延长显著性增加,直至挂膜成熟稳定;煤渣和沸石填料挂膜的一级反应速率常数分别为0.744 d-1和0.679 d-1。

海水养殖废水灌溉条件下山东滨海盐土溶质迁移及其平衡研究

在半干旱的山东莱州地区,利用小型蒸渗装置研究海水养殖废水灌溉下滨海盐土溶质迁移特征以及溶质平衡。结果表明:在耐盐作物-菊芋的水分临界期(6月初)和水分最大效率期(9月初)海水养殖废水灌溉两次,根区土壤中的盐分对于不同淋洗分数的处理分别增加了89 78,92 35,96 10和102 85g,部分盐分被淋出土体,淋洗效率分别达到17 3%,24 4%,31 1%和36 8%。海水养殖废水灌溉后,土壤中的养分如硝态氮、氨态氮和活性磷酸盐均有所增加,其迁移能力分别为硝态氮>活性磷酸盐>氨态氮,说明硝态氮极易淋失。在选择较小淋洗分数(0 1和0 2)的情况下,大部分的氨态氮和活性磷酸盐被保留在土壤中成为作物的有效养分。此外,大强度的降雨对盐分的淋洗也起到关键性的作用,但也会导致养分的淋失。因此,适时适宜矿化度的海水养殖废水结合适当的淋洗分数补充灌溉耐盐植物,有效地增加了土壤养分,而盐分不会过量累积。

滨海盐渍区海水养殖废水利用与减蒸抑盐措施研究

在半干旱的莱州地区,利用微区试验研究了海水养殖废水灌溉和秸秆覆盖双重作用下滨海盐土水盐行为及其耐盐能源作物(菊芋)效应。结果表明:秸秆覆盖能明显抑制土面蒸发,具有很好的保墒效果;秸秆覆盖能明显减弱土壤盐分的表聚作用,有效缓解了盐分对作物的直接接触危害。因海水养殖废水灌溉带入土体的大量盐分通过低频次的补充灌溉措施,以及夏季雨水的自然淋洗,土壤表层盐分在可控范围之内。秸秆覆盖能改善作物株形,显著增加作物产量,为我国滨海盐碱地区高矿化度的咸水资源有效利用以及耐盐能源作物生产提供了基本依据。

北方半湿润滨海地区海水养殖废水灌溉菊芋研究

2007年3～10月，在山东莱州海洋863中试基地，研究了海水养殖废水灌溉条件下，耐盐能源植物——菊芋的盐胁迫响应以及对氮、磷的吸收利用机制。结果表明：海水养殖废水灌溉条件下，菊芋地上部生物量（茎、叶）随着灌溉水盐度（S）的增加明显下降，盐度为9．46g／L的养殖废水处理生物量仅为淡水处理（CK2）的62．5％；地下部生物量（根、块茎）与盐度之间的关系符合一元二次方程曲线，且当盐度为3．83g／L时，地下部生物量取得最大值（0．205kg／株）。养殖废水处理菊芋地上部氮浓度明显低于淡水处理，地下部则各灌溉水处理间氮浓度没有明显差异；磷浓度地上部各灌溉水处理间没有明显差异。但地下部养殖废水灌溉处理明显高于淡水处理，表明海水养殖废水灌溉可以促进菊芋对磷的吸收，但氮利用受到显著影响。通过氮、磷通量计算，进一步证实了这一结果。

缺氧动态膜生物反应器在淡水/海水养殖废水处理中的运行效果

采用缺氧动态膜生物反应器(Anoxic-DMBR)处理淡水和海水养殖废水。结果表明:缺氧动态膜生物反应器对淡水养殖废水和海水养殖废水的CODMn去除率分别为89.5%和75.5%;出水总氮浓度分别为1.42 mg/L和3.50 mg/L,污泥浓度分别为3850 mg/L和3550 mg/L。由于盐度对反硝化菌的酶产生一定的抑制作用,在海水条件下反硝化效率降低了16%。淡水和海水养殖废水的NO3--N的降解速率常数分别为5.02×10-4 h-1和4.48×10-4 h-1,海水反硝化过程的反应速率低于淡水条件。

海水养殖废水灌溉条件下SPAC系统中水盐肥通量研究

2004年4月～10月，在半湿润的莱州地区布置蒸渗试验，研究海水养殖废水灌溉条件下SPAC系统水盐肥通量。试验设5个处理，分别为CK（种作物，不灌溉）和淋洗分额（LF）为0．1、0．2、0．3、0．4的海水养殖废水灌溉处理。结果表明：对于淋洗分额为0．1、0．2、0．3、0．4的海水灌溉处理，用于土壤蒸发和作物蒸腾的海水养殖废水量分别占菊芋生育期总蒸散量的36．5％、36．2％、37．0％、37．3％；对于上述海水养殖废水灌溉处理，土壤耕层的盐分积累量分别为91．1、94．1、98．7、107．1g；而铵态氮的积累量分别为2．00、2．29、2．27、2．82mg，硝态氮的积累量分别为1．81、1．40、1．29、0．92mg，活性磷酸盐的积累量分别为3．03、2．68、2．44、1.67mg。因此，认为海水养殖废水灌溉在供给作物水分和养分方面起到积极作用，但需采取调控措施以防耕层土壤盐分过量积累。

生物强化生物滤池去除海水养殖废水中氨氮

针对海水养殖水生物脱氮效果差的问题,将海洋菌株SF16接种到曝气生物滤池中,构建生物强化海水养殖废水处理系统,以未投加菌株SF16的曝气生物滤池作为对照,研究了水力停留时间(HRT)、盐度、碳氮比、溶解氧(DO)等因素对氨氮去除效果的影响。结果表明,菌株SF16能显著提高曝气生物滤池耐盐性和异养硝化-好氧反硝化脱氮效果。菌株SF16强化曝气生物滤池在HRT为4 h,盐度为3%～5%,高锰酸盐指数/NH_4^+–N为14,DO为4～5 mg/L的适宜工艺条件下,处理初始NH_4^+-N浓度为10 mg/L的模拟海水养殖废水,NH_4^+-N、TN和高锰酸盐指数的去除率分别达到95%、93%和80%以上,NO_3^-–N和NO_2^-–N积累量分别低于0.1 mg/L和0.02mg/L,出水无机氮和高锰酸盐指数达到《海水养殖水排放要求》(SC/T 9103-2007)的一级排放标准。该研究结果能够为菌株SF16在海水(浓海水)养殖系统废水处理工程中应用提供技术支持。

固定化藻类对海水养殖废水中氨氮·无机磷的净化效果

[目的]明确固定化藻类技术应用于净化海水养殖废水的可行性。[方法]采用海藻酸钙凝胶包埋固定的方法,将培养至对数末期的普通小球藻进行固定,制备3、4、5 mm不同粒径的固定化藻球,比较悬浮藻与不同粒径固定化藻球对海水养殖废水中氨氮和无机磷的去除率及微藻的生长特性。并选择直径为4 mm的藻球、空白胶球、悬浮藻液分别按10%和15%的填充率投放入海水养殖废水中,研究不同填充率条件下藻球对海水养殖废水中氨氮和无机磷的净化效果。[结果]4 mm固定化藻球对海水养殖废水中氨氮、无机磷的去除率较高,填充率为15%条件下去除效果更佳,但藻细胞生长被延缓。[结论]该研究可为固定化小球藻处理海水养殖废水的工厂化应用提供科学依据。

HRT对缺氧-动态膜生物反应器处理海水养殖废水的影响

采用缺氧-动态膜生物反应器处理海水养殖废水,研究不同水力停留时间(HRT)下,其化学需氧量(CODMn)降解和反硝化过程.结果表明:当HRT为4h,总氮(TN)的去除率为72%,CODMn的去除率为71%;当延长HRT到8h,TN和CODMn去除率略有增加;当HRT大于10h,CODMn的去除率保持稳定在87%;随着HRT的延长,减缓了膜污染的进程,当HRT达到10h以上,膜反冲洗周期稳定在9d.当HRT大于10h,所处理的出水水质能够达到国家标准SC/T 9103-2007《海水养殖水排放要求》的二级排放标准.

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。