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利用香根草和微藻共培养净化养殖废水的研究

倪鑫  
【摘要】:当下,由畜禽养殖废水等农业源污染导致的水体污染严重,而传统的生物方法处理存在资源化利用率低等问题。对此,本文提出废水资源化利用的策略,即利用废水中的营养成分共同培养植物和藻类,在收获植物和藻类的同时有效净化废水。本研究开展了用养猪场废水共同培养番薯-水绵、香根草-胶网藻的试验,探究植物和藻类共培养过程中对废水的净化效果、各自的生长状况及相互作用的机制,并对利用植物和藻类共培养净化废水提出应用方案。主要研究结果如下:(1)在利用养猪场废水共培养番薯-水绵的试验中,经过一个月,番薯-水绵共培养处理的番薯生物量高于仅用霍格兰营养液培养和仅用养猪场废水培养的番薯生物量。而在香根草-胶网藻-养猪场废水培养试验中,培养15天后,植物-藻共培养组中植物的生长率为12.8±1.2(n=3)g FW·d~(-1),显著高于单独的植物处理组的1.5±1.0(n=3)g FW·d~(-1),(P0.01)。此外,在植物-藻共培养和藻类单独培养处理中,藻类的相对增长率为0.168和0.151(n=3),植物-藻共培养的生物量显著要高(P0.05)。结果表明,以养猪场废水为培养基质的条件下,植物与藻类之间具有显著的互惠作用。(2)在香根草-胶网藻共培养的试验中,植物单独培养、藻类单独培养和植物-藻类共培养的三个处理中,废水NH_4~+-N从102 mg·L~(-1)降至5 mg·L~(-1)所需的时间分别为65.5天、34.2天和为13.3天;总磷的浓度从12.5 mg·L~(-1)降至2 mg·L~(-1)所需的时间分别为82.7天,25.5天和11.6天。表明利用植物和藻共培养的方式能够快速、有效去除养猪场废水中高浓度的氨氮和磷。此外,在植物-藻类共培养中,检测到35个细菌属中31个细菌的OTUs(可操作分类单元)数随着培养时间趋于减少,表明植物-藻类共培养体系可通过超饱和的溶解氧以及藻释放的活性氧灭活废水中的多种病原菌。(3)本研究对植物-藻类在共培养净化养猪场废水过程中的互惠机制进行了分析,推测出如下主要机制:养分的共同利用;植物根部呼吸作用导致废水酸化进而使氨毒性降低;藻类对碳酸氢盐的消耗减轻了碳酸氢盐对植物的毒性;藻类光合作用释放的氧气降低缺氧胁迫并促进植物生长。(4)构建三种植物和藻类共培养净化污水的应用模式:生态水培、植物-藻净水浮岛和植物-藻净水塘。其中,生态水培可用于现代化农场生产,以获得植物和藻的产出为主,植物-藻净水浮岛和植物-藻净水塘则适宜与其他污水净化技术联合净化水体。并对以上应用模式的基本流程提出相关的注意事项,为植物和藻类在共培养过程中净化水体、资源化利用等提供实践方面的参考。


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