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我国作为农业大国,畜禽养殖是农民的主要收入来源之一,但大多数处于分散养殖,规模化养殖程度不高,养殖废水的处理率非常低,养殖废水中含有较高的氮磷及重金属、抗生素等污染物质,对周边水环境带来了严重的影响,因此,养殖废水作为一种重要的面源污染,成为继工业废水、城市生活污水之后的南方稻田和水体的第三污染源。由于养殖废水中含有对农作物有用的氮磷等营养物质,养殖废水的回用及资源化是当今迫切需要解决的难题。生态浮床技术是采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术。近年来,利用大型水生植物构建生态浮床因其不占用耕地,容易管理,处理成本较低,作为一项水处理技术已经在富营养化水体、工农业废水的治理方面得到了广泛的应用。
本论文以我国长江中下游地区常见的水生漂浮植物水葫芦、陆生植物美人蕉和黑麦草为研究对象,在室外自然环境条件下利用生物浮床技术研究比较了不同植物对猪场废水的净化能力,主要研究了它们对不同形态氮磷、COD、重金属及兽用抗生素等污染物去除的效果和影响因素,主要结论如下:
1.水葫芦和美人蕉植物浮床对养殖废水中COD、N、P等指标均具有较好的去除效率,对于较高浓度(CODcr约为300 mg/L)的猪场废水,浮床植物系统也具有较好的去除效果。同时,在2.0 mg/L的Cu2+和Zn2+存在下,水葫芦和美人蕉浮床生态系统对Cu和Zn的去除率分别为75%、85%和92%、98%。综合比较分析,我们认为在夏季猪场废水的处理选用水葫芦处理效果更好。
2.水葫芦浮床对猪场废水中氮、磷具有良好的净化效果。14天后,水葫芦浮床系统对TN、NH4+-N和NO3--N的去除率分别为85.6%、91.9%和43%,TP、PO43--P为70%和50%。植物组织所吸收的TN、NO3--N量分别占浮床系统去除量的21%和73%,TP、PO43--P量分别占浮床系统去除量的26.4%和70.8%。植物的吸收同化作用是氮、磷去除的主要途径之一。养殖废水中的土霉素的降解主要以光降解为主,水葫芦浮床系统对养殖废水中土霉素的降解具有一定的促进作用和吸收能力。
3.在温度较低条件下(平均气温为12℃),选用不同品种(Dryan,Tachimasari和Waseyutaka)的多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)浮床能有效去除猪场废水中COD、TN和TP,其中以Dryan的处理效果为最好,去除率分别为83.4%,84.0%和90.4%。对于3种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶SD、磺胺二甲嘧啶SMZ和磺胺甲恶唑SMX),Dryan的去除率达91.8-99.5%,且无论是TN、TP还是抗生素,黑麦草的主要吸收器官是根部。