全生态水质净化研究

全生态水质净化研究（精选5篇）

全生态水质净化研究 篇1

再生高含盐水景观河道生态修复工程水质净化效果

摘要：通过对天津经济技术开发区泰达再生高盐水景观河道生态修复工程实际水体水质变化情况进行研究,分析了滨海盐碱地区高盐再生水景观河道水体生态修复工程的水质净化效果以及河道盐份动态变化规律.研究结果表明:水体中主要污染物COD浓度在54.1 5～94.15mg/L范围内变化,几乎没有去除;氮磷净化效果非常明显,它们的最大去除率分别为TN69.35%、NH3-N50.75%、NO3--N71.89%、TP56.97%、PO34--P81.02%;河道水体全盐量(TDS)浓度在4300～5200mg/L范围内波动,TDS浓度有所升高,增加量不大,只有850mg/L左右,表明洗盐基本结束.由此说明生态修复工程对泰达再生高盐水景观河道水环境质量改善效果明显.作 者：付春平   唐运平   陈锡剑    邢国政    徐亚鹏    FU Chun-ping    TANG Yun-ping    CHEN Xi-jian    XING Guo-zheng    XU Ya-pang  作者单位：天津市环境保护科学研究院,天津,300191 期 刊：水处理技术  ISTICPKU  Journal：TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT 年，卷(期)：2006, 32(12) 分类号：X522 关键词：泰达    生态修复工程    水质净化效果    高盐    再生水   

全生态水质净化研究 篇2

微生态菌是生物膜法中的关键,能够维持水环境的平衡,抑制病原菌的生长,调节水体的pH,促进底泥中氮、磷的释放,利于浮游生物的生长。1974年,美国学者Parker首次提出了“Probiotics”一词来描述微生态菌,随后微生态菌相继被应用于循环水养殖中。我国于20世纪80年代开始研究微生态菌对水质的净化作用。截止目前,国内外研究的微生物种类主要有硝化(反硝化)细菌、光合细菌和芽孢杆菌等[5,6,7,8]。将硝化细菌和芽孢杆菌分别应用于循环水养殖系统中,发现水体的化学需氧量(COD)、氨氮和亚硝酸盐氮含量显著降低,致病菌数量也明显下降[9,10]。

随着生物膜法污水处理技术的发展,微生态菌的使用正趋向于多种菌株的混合使用,使不同的有益菌共同作用,取长补短,达到更好的调节水体环境和净化水质的效果[11,12]。本文对微生态菌种在水质净化技术中的现状进行了描述,并重点对主要菌种,如:枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、硝化细菌(Nitrifying bacteria)、光合细菌(Photosynthetic bacteria)、酵母菌(Saccharomyces)以及混合菌在水质净化技术中的应用进行了分析,提出微生态菌在水产养殖污水处理中存在的问题及今后发展的方向,以期为循环水养殖系统中菌群的选择提供参考。

1 单一菌种在水质净化技术中的应用

目前,单一菌种在水质净化技术中的应用比较广泛,但对养殖水体来说,其具有氨氮、亚硝酸盐氮和无机磷含量较高、重金属含量较低等特征,而枯草芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌和酵母菌能够快速有效地降解水体中的氨氮、亚硝酸盐氮等有害物质,是净化养殖水体效果较好的菌,所以以下着重对这几种菌的研究现状进行了总结。

1.1 枯草芽孢杆菌

枯草芽孢杆菌是普遍存在于自然界的一类革兰氏阳性菌,对水产中的弧菌、大肠杆菌和杆状病毒等有害微生物有很强的抑制作用,能有效预防水产动物肠炎、烂鳃等疾病[13,14]。通过对投放了枯草芽抱杆菌的虾池进行研究,发现池塘沉积物中好氧菌数量显著增加,具有抑制弧菌数量、加速有机物降解、提高对虾产量的作用[15]。

枯草芽孢杆菌能分泌出多种高活性胞外酶(蛋白酶、淀粉酶和半纤维素水解酶等),这些酶能够分解并吸收水环境中的有机物,改善富营养化的水体[16]。有研究表明,利用枯草芽孢杆菌对人工湖富营养化水体进行生态修复,总磷的去除率达到80%,总氮、COD等污染物的去除率也都高于65%,修复效果明显[17]。另外,它还能够分泌大量几丁质酶,将水体中有机物转变为微生物进行生命活动所需要的能量,抑制真菌病害,降解残饵和粪便,降低氨氮、亚硝酸盐氮等有害物质的含量,从而达到净化水质的目的[18]。一些研究结果显示,利用枯草芽孢杆菌去除水体污染物,试验组氨氮最终浓度比对照组要低36.6%,亚硝酸盐氮的浓度比对照组要低20.5%[19];将芽孢杆菌投放到鲫鱼养殖池塘,当芽孢杆菌浓度为3.3×105 cfu/mL时,水体中亚硝酸盐氮和COD含量分别降低了50%和27.69%,达到净化池塘的效果[20]。丁祥力等[5]从淡水养殖污水和底泥中分离出的一株枯草芽孢杆菌WH-5,在实验室条件下,它对COD、氨氮、亚硝酸盐氮和硫化物降解效率较高,分别为88.01%、80.89%、61.72%和47.19%;在鱼塘的应用试验中,其对COD、氨氮、亚硝酸盐氮和硫化物的去除率分别为51.16%、75.54%、78.21%和71.42%,WH-5能够有效的改善淡水养殖水体的水质。通过以上研究可以预示,随着枯草芽孢杆菌在水质净化方面的研究与应用,它必将为循环水养殖系统中养殖污水的处理开辟新的途径,发挥越来越重要的作用。

虽然枯草芽孢杆菌在养殖水体处理中表现出处理效果好、不需耗能或低耗能等优点,但目前使用的主要方式是直投法,投放到水体中又容易被水产养殖生物所吞食,一般在很短的时间就需要补充投加一次,这样不仅增加了养殖成本,而且还会对水体造成二次污染[21]。因此,假如能将枯草芽孢杆菌净水技术移植应用到生物滤池中,使其成为生物滤池中的优势种群,对处理养殖污水具有重要的学术价值和现实意义。

1.2 光合细菌

光合细菌属革兰氏阴性菌,在自然界的物质循环中处于重要地位,其细胞内含有菌绿素,在无氧和光照条件下,利用水体中的有机物和无机氮进行光合作用,合成大量菌体,能够去除水体中的氨氮、亚硝酸盐氮和无机磷等物质,对于养殖环境的改善起到重要作用。目前,国内外主要研究的是光合细菌净水技术[22]。

光合细菌对高浓度的余氯、盐分、氰和紫外线等有毒有害物质有较强的耐受性,处理有机废水时,可以与肥料和饵料混合使用,具有降解效率高、成本低等优势,不存在后续淤泥处理的问题[23]。Takeno等[24]最早提出了利用光合细菌处理有机废水的工艺和设想,并建立了高浓度有机废水处理系统,利用光合细菌[Rhodobacter shaeroide S (S)和R.shaeroides NR-3 (NR-3)]处理生活污水,6 d后,该废水中食用油的去除率达到96%。Kaewsuk等[25]评估了膜序批式反应器(MSBR)与混合培养光合细菌对乳品废水处理的效果,结果表明,BOD和COD的去除率分别达到99%和93%。Young等[26]进行了光合细菌处理高浓度有机废水的实验也达到了理想的效果。

光合细菌不仅在处理高浓度有机污水中得到大力推广,在水产养殖中也得到了重视。一般向养殖水体中接种光合细菌,不但能够显著降低氨氮、亚硝酸盐氮和无机磷等物质的含量,还能够有效控制水体中的病原微生物和浮游藻类的大量繁殖,从而起到防治病害、改善水质的作用。如:向富营养化水体中投加1%的光合细菌时,水体中的总氮、总磷含量分别降低了76%和30%,同时有效控制了水体中浮游藻类(蓝藻、绿藻)的生物量[27];将光合细菌应用于鱼虾养殖试验,实验组的弧菌相对于对照组降低2个数量级,说明在一定程度上,光合细菌对弧菌有抑制作用,因而可以通过接种光合细菌,使其大量繁殖,从而抑制弧菌的繁殖,有效预防细菌性疾病的频发[28]。

当然,光合细菌在净化水质方面也有缺陷,主要表现在3个方面:(1)由于光合细菌菌体细胞不易沉降,所以一般要利用化学絮凝剂来收集,造成成本增加;(2)同枯草芽孢杆菌一样,需要不断添加新菌体,以保证光合细菌为水体中的优势菌群;(3)它只能将BOD降低到200 mg/L左右,要想达到养殖水质标准,还需用活性污泥法或结合藻类等其他方法做进一步处理[29]。

1.3 酵母菌

酵母菌不仅具有细菌单细胞、生长快、能形成很好的絮体、适应于各种不同的反应器等特点,而且具有真菌细胞大、代谢旺盛、耐高渗透压、耐高浓度等特性,在污水处理领域已被广泛应用[30]。日本最早进行酵母菌处理污水研究,设计了专门的酵母菌废水处理系统,并应用其处理食品加工废水和啤酒生产废水,达到了良好的效果,处理效率是活性污泥法工艺的8～10倍[31]。随后,各国研究学者纷纷从不同环境中分离筛选出具有降解能力的酵母菌应用于污水处理系统[32,33,34]。谢航等[35]将假丝酵母菌(Candida albicans)投放到养殖水体中,发现在pH、温度适宜等条件下,当氨氮含量为20 mg/L时,降解率可达80%。

利用酵母菌处理废水虽然具有较高的去除效率,但也存在如下问题:(1)当高浓度有机废水中可供微生物利用的有机物较少时,酵母菌常常会产生自溶现象,沉淀在水底,污染水质;(2)酵母菌是一种化能异养型微生物,只对有机污染物具有较强处理效果,对某些污染物(如氨氮和硫化物)处理效果并不理想,因此要结合其他处理方法才能达到排放标准[30]。

1.4 硝化细菌

硝化细菌是一类能降解氨氮和亚硝酸盐氮的自养型细菌,包括亚硝化菌属(Nitrosomonas)和硝化杆菌属(Nitrobacter)两个生理亚群。它是养殖生态系统中不可或缺的部分,在水产养殖上具有重要的应用价值,将富含硝化细菌的菌群接种于水体,对污水脱氮效果及提高水产品产量、质量等方面具有较大的意义[36]。

硝化细菌因其对氨氮和亚硝酸盐氮的去除效率高,能承受较高的负荷,在养殖污水处理方面已取得了一定的成果[37]。例如,将硝化细菌投入生物滤池来处理水产养殖污水,氨氮负荷可达到2.41g/(m3·d)[38];将混合硝化细菌用于循环养殖污水处理,氨氮的处理负荷为70 g/(m3·d)[36];通过培养污水处理厂曝气池的活性污泥,使之硝化细菌数量增加并成为优势菌,然后将此污泥应用于富营养化水体处理中,水体的氨氮含量可大幅降低[39]。硝化细菌对养殖动物疾病的防治也有一定的作用[9]。利用硝化细菌处理水族箱水质,净化效果明显[40]。通过向对虾养殖水体中添加硝化细菌,氨氮去除率达到85%以上,而且对虾的发病率降低,对虾产量也显著增加[41]。

微生态制剂对养殖污水的净化作用前景十分广阔,硝化细菌作为一种高效的微生态制剂,在使用时一般采用向水体中直接投加的方式,但是直投法的效果并不理想。首先,硝化细菌为专性好气菌,其正常的生理代谢需要溶氧,因此硝化细菌在养殖污水净化中受到溶氧的限制;其次,硝化细菌属于自养菌,生长缓慢,其作用过程较其它菌剂相比较长;第三,养殖系统并非静水系统,直接投加会使菌种的流失密度较高,加大了硝化细菌制剂的使用;第四,养殖水体成分复杂,硝化细菌可能会与水体中的原有土著菌竞争并处于劣势地位,影响其处理效果。因此,采用新的生物强化技术来克服上述问题,将有助于硝化细菌的高效利用,使其在养殖污水净化方面得到更广泛的应用。

1.5 其他微生态菌

污染水体的治理非常复杂,其微生物治理不能单靠单一菌种,必须依靠多种微生物的协同作用,因此,随着硝化细菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌净水技术的推广,其他微生态菌也受到关注(表1)。微生态菌作为一种生态调节剂,在增加溶氧、降低氨氮和亚硝酸盐氮、抑制有害微生物的繁殖、迅速降解有机物和维持水生生态平衡等方面具有特殊优势。由表1可以看出,玉垒菌、放线菌和短乳杆菌等其他微生态菌对水质也具有一定的净化作用。

虽然微生态菌具有降解水中氨氮和亚硝酸盐氮的作用,但大部分菌只是对某一种物质降解效率高,还有一小部分菌的单独作用效果不理想,但和其他菌混合后效用显著增强。因此,为了减低养殖水体中氨氮和亚硝酸盐氮的含量,保证养殖生物的健康生长,多种微生态菌的共同作用将成为未来研究的重点。

2 复合微生态菌在水质净化中的应用

大量研究表明,一些有机物的降解或转化仅靠单菌株的作用不能或只能微弱进行,其降解过程中发生的一些重要的生化反应,需要多种微生物的协同作用才能完成[50,51]。随着循环水养殖系统的发展,系统内的水环境复杂多变,单一的微生态菌已经不能满足水质处理的要求,进一步了解多种不同微生物的协同作用,使整个养殖水环境系统处于平衡状态,将水体中氨氮、亚硝酸盐氮等有害物质的含量控制在尽可能低的水平,已经成为循环水养殖系统发展的趋势,而复合微生态菌显示了良好的应用前景。

与单菌种相比,混合菌通过协同作用充分发挥各自的优势,对氨氮和亚硝酸盐氮的降解效果更优。Schrijver等[52]将复合硝化细菌应用于闭合循环养殖系统,结果显示,实验组(复合硝化细菌)氨氮含量与对照组(硝化杆菌)相比,降低了77%,并且亚硝氮含量也显著降低。刑华等[53]将枯草芽孢杆菌和光合细菌的混合菌种直接投放到养殖污水中,48 h后,水体的净化效果极好,COD、氨氮和总磷的降解率分别为62.35%、66.78%和52.60%,溶氧提高了240%。周家正等[51]以蜡样芽胞杆菌、乳杆菌、水单胞菌等组成的复合菌剂加入复合生物反应器(HBR)中,结果显示,污水中COD的去除率达58%～77.3%,氨氮的去除率达55%～89%。

混合菌不仅对水体中的氨氮和亚硝酸盐氮有一定的降解作用,而且通过分泌各种消化酶来促进养殖动物消化吸收,从而提高生长率、摄食率和成活率。叶奕佐等[54]将混合菌(光合细菌和放线菌,芽孢杆菌和蛭弧菌)投放于养殖池中,结果显示,对虾和鳖的发病率显著下降,COD的去除率高达90%。Liua等[55]将枯草芽孢杆菌、乳酸乳杆菌和植物乳杆菌组成的复合菌分别加入以新鲜淡水、60%的盐水和300 mg/L的Nitrite-N(亚硝酸盐氮)为载体的溶液中,饲养南美白对虾幼虾40d,结果发现,复合菌总数分别为108和109 cfu/L的盐水和Nitrite-N水体中小虾的死亡率要比未加菌水体低26%～40%。高凤祥等[56]在研究4株菌株(地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳酸杆菌、双歧杆菌)对大菱鲆幼鱼生长及肠道消化酶活性的影响时发现,整个试验期间,和对照组相比,使用4种菌组成的复合菌组大菱鲆幼鱼的存活率提高了14.04%。

此外,复合菌种的配比也会影响微生物之间的协同作用效果。周鑫等[57]将亚硝化菌、反硝化菌和产蛋白酶菌以不同比例混合,投入到海水养殖废水中,结果显示,当3种菌的比例为3:2:1时处理效果最佳,废水中的可溶性蛋白和氨氮的去除率分别达到94.0%和77.5%。

3 存在的问题与展望

硝化细菌、芽孢杆菌和光合细菌等单一菌种对于养殖污水的处理能力和作用机理已经研究得比较透彻,但对微生态复合菌的研究仍处于起步阶段,还存在很多待解的问题:一是混合菌系中各菌种的作用机理,虽然混合菌的处理效果比单一菌种更优,但各菌种之间的作用机理尚未清楚,是协同作用还是拮抗作用有待深入研究;二是微生态菌混合最佳配比,混合菌的配比会影响菌株之间的相互作用,因此最佳配比的研究是当前研究中的一个难点;三是混合优势菌群与生物滤池的结合,目前微生态菌一般是制成菌剂直接泼洒到养殖池中,而在养殖污水处理中的应用相对较少。目前,混合菌在循环水养殖生物滤池系统中的应用相对较少,该净水技术在好氧条件下比在厌氧条件下效果要好,有研究表明,在厌氧条件下,有效微生物菌群对COD的去除起不到促进作用[58]。

因此,针对以上的问题,在未来的研究中,应当通过借鉴前人的研究成果,筛选出具有协同作用的菌株,分析出复合微生态菌的最佳配比,最终将其应用于循环水养殖污水处理系统。虽然微生态菌的作用机理和使用方法等方面还存在许多亟待解决的问题,但其广阔而良好的应用前景不言而喻。通过进一步的研究,一定能为循环水养殖污水处理技术的发展开辟新的空间。

摘要：综述了主要微生态菌在水质净化技术中的应用。通过对国内外研究现状的总结和分析,可知微生态菌在养殖污水处理系统中的应用较少,并且养殖污水不同于其他污染水体,具有高氮、高磷和低重金属等特征。重点介绍了几种在养殖污水处理中效果较好的菌种,如枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、硝化细菌(Nitrifying bacteria)、光合细菌(Photosynthetic bacteria)和酵母茵(Saccharomyces)等,此外还对混合菌种的应用现状进行了总结和分析。在对菌种处理污水的原理和机制进行描述的基础上,总结了菌种在不同水体系统中的应用及处理效果。通过对微生态菌处理养殖污水现状的分析,提出了微生态菌在养殖污水处理系统中的应用应朝着复合微生态菌的研究方向发展,其中关键环节为菌种的筛选和复合微生态菌最佳配比的确定。

全生态水质净化研究 篇3

关键词：孔石莼；珊瑚；水质；净化

中图分类号：S968.41+1 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.07.003

Abstract： To investigate effects of Ulva lactuca on cultivated water purification of coral， Ulva lactuca was used to treat cultivated water of coral and water quality indicators， including NO3-- N， NO2-- N， NH4+- N and PO43--P， were measured. The experiment lasted for 60 d and water was not renewed. The results showed that contents of NO3-- N， NO2-- N， NH4+- N and PO43--P were kept in the range of 10.34～15.45 mg·L-1， 0.007～0.010 mg·L-1， 0.014～0.021 mg·L-1 and 0.31～0.40 mg·L-1respectively during the whole experiment. It was indicated that Ulva lactuca could purify cultivated water of coral effectively and maintain stabilization of water quality.

Key words：Ulva lactuca； coral； water quality； purification

大型藻类与单细胞藻类相似，可通过光合作用吸收固定水体的C、N、P等营养物质，并且具有生命周期长、生长较快等特点，是海区重要的生产力贡献者[1]。鉴于大型藻类对营养物质具有大量吸收的能力，自20世纪70年代开始，陆续有学者将大型藻类作为生物净化器，应用于水体净化领域 [2-3]。黄道建等[4]指出，孔石莼和羽藻可以作为修复近海富营养化水环境的优选海藻。另外，利用大型藻类与养殖动物在生态上的互补性，大型藻类可以与鱼[5]、虾[6]、贝类[7]进行混养，大型藻类既可以吸收养殖动物释放到水体中多余的营养盐，固碳，产氧，调节水体的pH值，又可以修复养殖环境并进行生态调控。

孔石莼（ Ulva lactuca L.）属于绿藻门，丝藻目，孔石莼科，孔石莼属，亦称海白菜、海青菜、海莴苣、绿菜、青苔菜、纶布，属常见海藻。片状，近似卵形的叶片体由两层细胞构成，高10～40 cm，鲜绿色，基部以固着器固着于岩石上，生活于海岸潮间带，生长在海湾内中、低潮带的岩石上。与红藻Gelidium amansii、褐藻Sargassum enerve和繁枝蜈蚣藻Grateloupia ramosissima等多种大型海藻相比，孔石莼对N、P有着较高的吸收率，而且生长速度也高于其它几种藻类[8-9]。对于不同形式的N和P元素来说，孔石莼的吸收速率不同，何洁等[10]研究表明，孔石莼对氨氮和磷酸盐的去除率要高于对硝酸态氮的去除率。

本研究在不换水的情况下采用孔石莼处理珊瑚养殖水体水质，并定期监测水体质量，测定NO3--N、NO2--N、NH4+- N和PO43--P等水质指标的变化，以期为生态无公害养殖提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验装置

试验装置见图1，由4部分组成：珊瑚养殖池（3.41 m×1 m×1.29 m）（a）、孔石莼水处理系统（b）、蛋白分离器（c）和沙滤罐（d）。其中孔石莼水处理系统由有机玻璃制成，共分为3个处理缸，3个处理缸（117.5 cm×57.3 cm×15 cm）内悬浮养殖孔石莼3.5 kg。4支日光灯置于每个处理缸上方提供光照，光照强度控制在3 000 lx，光暗比为9 h∶15 h。本试验所用海水均为人工配置海水：由自来水与海礁盐配置成所需要的海水。

1.2 试验设计

珊瑚养殖池内养殖用水体积为6.4 t，养殖珊瑚种类及投喂情况如下：

养殖对象：海鸡冠Dendronephthya sp（12个）、九尾狐Sphaerella krempfi（19个）。

投喂情况：早晨喂珊瑚粮 236 mL、轮虫液500 mL；下午通过打汁机将20 g太平洋磷虾、沙丁鱼10 g、裂壶藻添加剂7 g、雪虾6 g混合，去掉滤渣，将食物汁喂养珊瑚。

试验为期60 d，试验期间采用孔石莼水处理系统对水质进行处理。养殖缸内的海水在水泵的作用下流经蛋白分离器，再进入沙滤罐进行第2次水处理之后，重新流回珊瑚养殖池。而孔石莼水处理系统单独与珊瑚养殖池进行连接，确保养殖水体完全进入孔石莼水处理系统。养殖过程中，水体温度为（22.7±0.7） ℃；pH值为8.00±0.05；溶氧为7.80±0.04。

每隔15 d，用水抄将孔石莼从养殖缸内捞出放到篮子里控水5 min，尽量除去其中的海水，放到电子称上秤出孔石莼的湿质量。称量结束后将孔石莼重新放到养殖缸内，然后称量篮子得到孔石莼的净质量，并记录。

珊瑚养殖池内设置2个取水点，每个取水点取2个平行水样。每隔3 d取水样一次，按照海洋调查规范第4部分：海水化学要素调查（GB/T 12763.4-2007）相关方法测定养殖水体中NO3--N、NO2--N、PO43--P和PO43--P的含量：NO3--N（锌镉还原法）；NO2--N（重氮-偶氮法）；NH4+-N（次溴酸钠氧化法）；PO43--P（抗坏血酸还原磷钼蓝法）。

2 结果与分析

2.1 孔石莼过滤系统对珊瑚养殖水体NO2--N的影响

孔石莼过滤系统对珊瑚养殖水体NO2-N含量的影响见图2，水体NO2--N的含量基本稳定，维持在0.007～0.010 mg·L-1范围内，且整体上还有略微下降趋势，说明这个系统能够有效吸收养殖过程中产生的NO2--N。

2.2 孔石莼过滤系统对珊瑚养殖水体NO3--N的影响

如图3所示，在孔石莼的作用下，珊瑚养殖池水体NO3--N的含量基本维持在10.34～15.45 mg·L-1这个水平范围内，基本趋于稳定，且整体上还有略微下降趋势。

2.3 孔石莼过滤系统对珊瑚养殖水体NH4+-N的影响

孔石莼净化条件下，珊瑚养殖池水体的NH4+- N含量变化情况见图4，如图所示，珊瑚养殖水体中NH4+- N含量维持在0.014～0.021 mg·L-1范围内，说明这个系统能够有效吸收养殖过程中产生的NH4+- N。

2.4 孔石莼过滤系统对珊瑚养殖水体PO43--P的影响

如图5所示，珊瑚养殖池水体PO43--P的含量基本维持在0.31～0.40 mg·L-1这个水平范围内，基本趋于稳定，说明孔石莼净化系统能够有效吸收养殖过程中产生的PO43--P。

2.5 孔石莼的增长量

不换水培养过程中，孔石莼质量的变化见表1，孔石莼由最初的3.5 kg逐渐增长至试验结束时的4.01 kg，这在一定程度上说明，孔石莼吸收水体中的N和P等营养物质，既进行了水质净化，也实现了自身生长。

3 讨 论

3.1 养殖水体的N素污染

水产养殖动物是排氨生物，氮是其排出废物中的主要组成成分。进入人工养殖水体的N素部分被养殖动物吸收同化转化为营养成分，部分通过反硝化作用或NH3 的挥发进入大气， 其余大部分则以有机和无机氮形式溶解于水中。氨氮超标影响养殖动物的生存和生长，轻者导致养殖动物生长缓慢，食量减弱，引发各种疾病，食用品质差；重者将引起养殖动物中毒死亡。研究发现，瓣鳃纲贝类排放到水体中的氮占总投入氮的75%，鱼、虾类排放到水体中的氮分别为投入氮的70%～75%和77%～94%[11]。养殖废水中如此高的含氮量，为大型海藻对养殖废水的生物修复作用提供了依据和前提。由此可见，养殖种类、饵料的性质等因素都会对以残饵、粪便的形式被释放到水环境中的氮素的数量和种类产生影响。本试验通过孔石莼水处理系统使养殖水体中的氮含量处在一个稳定的范围内，随着试验的进行并略微下降。

3.2 大型海藻对无机营养盐的吸收利用

大型海藻由于其自身的生理特点，包含着无机氮、氨基酸氮、非蛋白可溶性有机氮和蛋白质氮等营养物质库。营养物质库的存在保证了大型海藻在营养盐剧烈变动的水体环境中可以正常的生长。如上所述，大型藻类对不同营养元素有着不同的吸收速率，在具有同样浓度的N盐和P盐水体中，大型藻类首先吸收N元素；对于NO3--N和NH4+- N来说，大型藻类首先偏向于对NH4+- N的吸收。NH4+- N往往是养殖水体中无机氮代谢后的主要存在形式，对养殖对象有着一定的损害作用，大型藻类对NH4+- N吸收偏好恰好可以作为清洁水质的一个手段。本研究结果也表明，在不换水情况下，孔石莼的培育可以使珊瑚养殖水体中的NH4+- N含量保持在最初的水平。另外，大型海藻易于收获，减轻水体污染的同时，又能实现养殖污染物的资源化利用。

3.3 大型藻类对养殖水体的生态调控

大型藻类可以通过光合作用吸收养殖水体中因饵料输入、养殖动物代谢造成的营养负荷，产生氧气，提高水体pH值。孔石莼与其他水生生物一样，虽然可以利用大量的营养元素，但在夜间也会消耗一定的氧气，如果控制不好孔石莼的密度容易导致耗氧增加，与养殖对象之间形成竞争。本研究中，6.4 t水体利用10.5 kg的孔石莼进行水质净化，石莼能够有效净化珊瑚养殖用水水质，使其不换水情况下各水化指标维持在稳定范围内，说明孔石莼的生物量和珊瑚的养殖密度搭配较为适宜，有效地建立了孔石莼和珊瑚之间营养盐的流动平衡，为孔石莼与养殖对象的搭配密度提供一定的参考。此外，在考虑搭配密度的同时还应考虑养殖对象和投喂量的不同，不能盲目增大孔石莼的量。孔石莼在营养盐充足的情况下，生长速度很快，如果盲目地增加孔石莼的量，部分孔石莼在水体中腐烂降解会消耗大量溶解氧，释放有害的降解物质，再次成为污染物质，导致养殖环境的进一步恶化，不利于养殖对象的生长。鉴于此，为了深入了解孔石莼与养殖对象之间互惠互利的形式，达到最佳的利用状态，需要进一步开展孔石莼和养殖对象不同条件下的生理学特性及代谢规律的研究，探索最佳的生态养殖模式。

参考文献

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不同贝类对水质净化效果的比较 篇4

不同贝类对水质净化效果的比较

本试验对比了24 h内褶纹冠蚌和螺蛳对相同生物量藻类的净化效果,试验结果表明,褶纹冠蚌对水体中悬浮物的消除率为螺蛳的近3倍,而对叶绿素a的.消除率螺蛳远优于褶皱冠蚌,24 h比褶纹冠蚌组高出近2倍.

作 者：赵沐子 费志良 郝忱 严维辉 唐建清 ZHAO Mu-zi FEI Zhi-liang HAO Chen YAN Wei-hui TANG Jian-qing 作者单位：江苏省淡水水产研究所,江苏,南京,210017刊 名：水产科学 PKU英文刊名：FISHERIES SCIENCE年，卷(期)：25(3)分类号：X52关键词：悬浮物 叶绿素a 褶纹冠蚌 赤豆螺

褐煤脱水的水质净化 篇5

1 水质吸附净化

吸附法是常用的物理进化手段, 利用多孔性固体吸附废水中某种或几种污染物, 以回收或去除去某些污染物, 从而使废水得到进化。吸附效率的主要因素有:所吸附物质在水中的形态、加入吸附剂的量、吸附剂与水的作用时间。因此, 分别调节水的p H值、活性炭的加入量以及作用时间来考察化性炭对中物质的吸附能力。

1.1 活性炭加入量

取干燥褐煤冷凝回收水5份, 20 ml/每份分别加入活性炭0.5~20 g吸附, 不调节p H加入活性炭吸附搅拌时间为10 min, 静置30 min后取上清液测定COD值、电导率。考察吸附效果。加入量与吸附效率。活性炭对水中固体杂质、水中可溶性物质、以及水中有机物质的吸附效率有一定的差距。总体表现为加入量在5 g时吸附能力达到饱和, 继续加入活性炭对电导率及浊度值没有影响。而COD值此时为最低值, 活性炭加COD的去除率为34.7%。继续加入活性炭则COD值反而升高, 这是由于活性炭加入量过大导致活性炭中微量有机物反溶入水中。在监测水质指标改良同时, 测量上清液体积发现活性炭加入量与液体的损失量成正比。可见, 由于活性炭密度小, 内部孔径大在吸附各杂质同时吸附了大量的水, 造成水量损失。将活性炭与各检测指标与活性炭加入量作相关线性曲线表明, 加入量在3 g时COD、浊度、电导率都有明显拐点, 是活性炭单位数量吸附效率最佳值。综合经济性与吸附效率考虑活性炭的加入量在150 g/l时效率最佳。COD去除率为31.2%。

1.2 活性炭吸附作用时间

以活性炭的加放量为150 g/l, 以中速搅拌10min, 然后分别静置15 min、30 min、60 min。测定不同静置时间对应的COD值。

1.3 p H值对活性炭吸附影响

活性炭对物体的吸附能力会因为p H值的改变而存在差异。李雪冰等人在p H值对活性面炭吸附水中磺胺类抗生素的影响研究中发现, 活性炭吸附磺胺类抗生素的吸附量与p H值的变化与其中性分子的百分含量变化有相同的规律。原干燥褐煤冷凝回收水p H值为4.47, 实验用0.1 mol/l的HCL或0.1 mol/l Na OH调节p H值, 使p H值分别为2.0, 4.5, 7.0, 10.0。加入活性炭150 g/l条件下, 以中速搅拌10min, 然后分别静置60 min。测定水质COD。经过对活性炭吸附能力条件的测试表明, 活性炭对干燥褐煤冷凝回收水的净化是有效的。同时发现水质本身为酸性。在酸性环境中有利于水中有机物杂质以中性分子的形式存在, 从而提高活性炭对其的吸附能力。活性炭的投入量与吸附能力成正比, 吸附能力也随吸附时间的延长而增加。将因素条件与经济性相结合考虑, 加入过多的活性炭对吸附能力虽有所增加但净化水的回收率与投入成本有提高, 不符合经济性。而水质本身处于弱酸性对吸附有利, 加入酸后有机物去除率提高, 但酸本身溶于水会引入新的离子, 不适合水质净化要求。最终认为当回收水在弱酸性条件下, 加入活性炭为150 g/l时, 与水质充分搅拌静置60 min, COD由回收时的176降低至108, 去除率为38.6%。

2 水质膜过滤净化

膜分离技术作为一种能耗低、设备简单、操作方便和分离性能好的分离技术, 是工业水净化处理的常用手段。主要分为微滤、超滤、纳滤和反渗透滤。纳滤、反渗透作用机理更加复杂常用于海水的净化。实验选用超滤膜进行水质净化实验。

干燥褐煤冷凝回收水通过活性炭吸附后再经超滤膜过滤, 对COD水中有机物的去除率略有下降但作用无明显, 主要原因在于可吸附的大分子及悬浮性有机物均已被活性炭有效吸附除去。而水溶性小分子的有机物膜过滤无法做到有效去除。但水质的电导率、浊度、总固体物含量都有明显降低说明, 活性炭将水中的部分悬浮性、颗粒性大分子有效的吸附但由于水中张力、浮力的作用。滤膜过滤有效去除这部分物质, 实验证明超滤膜对水中的细菌去除有明显效果, 防止微生物在水中的滋长。活性炭与超滤膜的联合使用有效增强了去除效率, 使水质总体理化指标及微生物指标都大的改善。COD的联合去除率达到42%。在吴成强等人进行的超滤膜深度处理混凝沉淀和生物活性炭出水试验中, 结果表明超滤对水中浊度、细菌有极好的截留效果。

3 化学氧化法去除COD

COD指的是化学需氧量, 是表示氧化水中还原性物质所消耗的氧化剂的量。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等, 但主要的是有机物。因此, 化学需氧量 (COD) 又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。水体中大部分有机物可以通过吸附、过滤除去, 从而降低大部分污水里的COD, 但针对高难度的COD污水, 有机物水溶性良好, 难降解, 使用普通的絮凝剂和氧化分解剂已经达到处理极限, COD很难再降低, 这时, 可通过加入氧化剂将有机物氧化分解除去。

实验选用过氧化氢进行实验, 过氧化氢具有安全、有效、环保、易于工业化是工业水处理氧化技术中常用的氧化剂, 它在一定触媒 (Fe2+、UV等) 作用下, 可以产生氧化性更强的OH, 使有机物氧化降解。

4 褐煤干燥冷凝水Fenton实验

取干燥褐煤冷凝回收水50 ml, 调节p H值至3.0, 分别投入30% (质量分数) H2O2量为0.1 ml/L、0.2ml/L、0.3 ml/L、1.0 ml/L, Fe SO4投加量为300 mg/L, p H值为3, 温度为20℃, 反应时间为1.5 h后测定COD值。在测定COD过程中发现, 当H2O2的加入量大于0.2 ml/L, COD值不降反而升高, 这是由于尽管H2O2有着强大氧化能力, 但面对重铬酸钾、高锰酸钾等更强氧化剂时, 则会充当还原物质, 因此, 在COD测定中H2O2的存在会严重影响测定。

5 结论

通过吸附-膜过滤-化学氧化方式联合处理净化后, 干燥褐煤冷凝回收水的各项指标均符合工业二次用水水质标准。

(1) 活性炭在对水中的颗粒性杂质包括不溶性有机物的去除有效。在弱酸性条件下, 加入活性炭为150 g/l时, 与水质充分搅拌静置60 min, COD由回收时的176 mg/l降低至108 mg/l, 去除率为38.6%。

(2) 滤膜过滤是对活性炭吸附的有效补充, 能将水中未吸附沉降的颗粒物进一步去除, 实验证明超滤膜对水中的细菌去除有明显效果, 防止微生物在水中的滋长。

(3) 经过活性炭吸附及滤膜过滤, COD检测结果依高于工业二次用水标准。采用Fenton试剂, 使H2O在Fe2+离子的催化作用下快速氧化有机物。实验投加量Fe SO4为300 mg/L, 在p H值为3, 温度20℃条件, 分别加入30%H2O量为0.1 ml/L、0.2ml/L、0.3 ml/L、1.0 ml/L反应时间为1.5 h后测定COD值。结果表明H2O投入量为0.2 ml/L效果最佳COD值降至28 mg/L符合工业二次用水标准。

摘要：水质评价显示, 利用惰性气体干燥褐煤冷凝回收水的水质已接近工业用水标准。但COD、水中有机物、水中酚性物质等指标仍高于标准指标。因此, 水质仍需进一步进化才能达到工业用水要求。

关键词：水质净化,活性炭,水质膜

参考文献

[1]尚庆雨.褐煤干燥脱水提质技术现状及发展方向[J].洁净煤技术, 2014 (06) .