水的净化范文

时间:2023-11-21 04:30:27

水的净化

水的净化篇1

天然湿地净水三部曲

湿地这个巨大的污水净化器,是通过物理、化学和生物三种方法净化污水的。

第一部:物理沉淀法

当污水进入湿地的时候,因为水体物理性质的变化,原先悬浮的颗粒会聚合沉淀下来,就像河水中的泥沙在入海口处汇聚沉下来形成沙洲一样。此外,这些悬浮颗粒还会被湿地土壤或植物体吸附,像筛子一样把清水过滤出去。就拿氮和磷这两种造成水体富营养化的“罪首”元素来说吧,如果水里它们的含量过多,就会造成水中植物生长异常、鱼类死亡等不良后果。因此,把污水排往水体之前,净氮、净磷是十分必要的,而相当一部分氮和磷就是通过这种物理降解的过程离开水体的。

第二部:化学溶解法

湿地水体会溶解土壤、河岸等地方的一些化学物质,当污水流进来时,这些化学物质可以和污水中的化学物质发生反应,也能起到一定的净化作用。比如当湿地中含钙离子(Ca2+)时,就可以和富磷污水中的磷酸根离子(PO43-)反应,生成难溶于水的磷酸钙沉淀下来,这样就进一步降低了水中磷元素的浓度。

第三部:生物转换法

当然,在污水净化中起到主要作用的,还要属湿地中的各种生物了。其中,植物和微生物是去污好拍档,它们的相互配合尤其令人叹服――20世纪70年代,德国生态学家发现,长在湿地中的挺水植物会用露在水面上的叶片吸收氧气,把氧气向下输导到根部,于是在根系附近形成了富含氧气的区域,适合喜欢氧气的好氧菌的繁殖。在远离植物根系的地方,又因为氧气含量低,那些适应缺氧环境的兼性菌和完全不喜欢氧气的厌氧菌可以尽情繁衍。这样,在湿地水体中就同时存在适合好氧菌、兼性菌和厌氧菌这三大类微生物生存的微环境,它们同时发力,在植物的配合下一起降解污染物,污水就这样慢慢变干净了。

举例来说,相当一部分氮就是这样被消除掉的―含氮有机物先是被微生物转化为氨离子(NH4+),氨离子在好氧的硝化菌作用下转化为亚硝酸根(NO2-)和硝酸根(NO3-)离子,它们又可以被兼性的反硝化菌转化成氮气(N2)。氨离子、亚硝酸根和硝酸根可以被湿地植物直接吸收,而氮气可以离开水体释放到空气中。经过这一番处理,留在水里面的氮就很少了。

“处理湿地”的净化功能

虽然天然湿地具有这样强的污水净化功能,但人们还是不满意,觉得效率有点低。为了加快污水的净化速度,科学家们专门打造了人工的“污水净化器”――人工“处理湿地”。

要想设计一块理想的用于污水净化的人工湿地,需要预先选定合适的基质(包括土壤和人工介质)、水生植物和微生物,还要对其形态做细心的设计。比如,有时候需要让水露天流动,这就是“表流湿地”,有时候需要让水在土壤表层以下流动,这就是“潜流湿地”。当然,不管这些人工湿地最后建成什么样子,目的都是要充分挖掘基质、水生植物和微生物的潜力,让它们相互配合,从物理、化学和生物三个方面一齐努力,实现把污水处理成无毒无害物质的目标。

今天,无论是农业污水、工业废水、垃圾渗滤液还是地下管道污水,甚至是城市在阴湿天气时产生的各种地面径流(如机场、停车场等路面因为暴雨产生的短期径流),都可以用人工处理湿地来净化。比起专门的污水处理厂来,人工处理湿地的建造和运行费用更低,更易于维护,不会造成二次污染,还可以提供美化环境、野生动物栖息、娱乐休闲等附加功能呢。

第一块人工湿地

水的净化篇2

带着这个疑问,我们驱车近200公里来到了新安江水库的源头,安徽省黄山地区的深渡镇。我们亲眼看到那里的河流水质情况确实不太好,直观上就与新安江水库的水质有着巨大的差别。据随行的工作人员介绍,这种情况已经持续了几十年。那里的水质检测结果只能达到二类,有时甚至是三类。

为了鼓励安徽省保护新安江水库上游来水的水源清洁,国家已经建立了专项的保护基金。安徽和浙江两省分别在交界处建立水质监测站,各自取样后交环保部统一检测。如果,检测的结果说明水质保持良好,浙江省和专项基金都要拿出一部分经费,奖励和补偿安徽省为保护新安江水质所付出的努力。用经济手段促进新安江水库的水质保护。因此,目前我国东部地区最大的水资源储存地新安江水库的水质一直保持良好。上百亿的纯净水源,已经成为我国东部地区最重要的水资源战略储备。

静水也可不腐

然而,为什么流进水库的普通河水会变成了有点甜的优质矿泉水,却让人们始终疑惑不解。经过考察分析笔者发现:河流的水质净化作用与水库的水质净化作用有着本质的区别。尽管就净化水质的效果而言,我们很难笼统的比较水库和激流孰优孰劣。但是,对于大型水库,却有可能产生净化水质的效果,明显优于任何激流河段的结果。要理解这一现象,我们要从分析水污染与河流、水库自净能力的机理入手。

根据水污染的有关分析,水污染主要分为:死亡有机质污染;有机和无机化学药品污染;磷污染;重金属污染;酸类污染;悬浮物污染和油类物质污染等。一般来说,有机污染,磷污染,油类物质污染,酸类污染等类型的污染都可以通过与水体中的氧发生氧化作用而得到缓解。因此,这类水污染通常被称为化学需氧量(即COD)。所以,河流水污染通常可以分为两大类,即化学需氧量(即COD)和悬浮颗粒物。

我们常说的“流水不腐”和激流河段,确实有较强的水体净化能力,但这主要是针对水体中的化学需氧量而言的。因为,流动的水的表面与空气有更多的接触,能增加水体中的含氧量,有利于中和水体中的化学需氧量污染物的分解。所以,通常来说流动的水比静止的水具有更强的水体自净能力。但是,流动的水也不是总会增加水的自净力,因为,对于悬浮颗粒物类的水污染,则需要用沉淀的方法才能使其净化。

举一个最简单的例子,每个人都可以自己去验证。随便找两个桶,装上同样的污水,如果你在其中的一个桶里面不断地用棍子去搅动污水,是不是一定就能得出被搅动的桶里面的污水,就一定要比没有搅动的桶里的污水要干净的结论呢?如果你试验过,就会发现,当然不是。对某一些成分的污水也许会产生这样的结果,但是肯定有很多的情况,会因为你的搅动,使污水变得更加污浊,因为,被搅动的污水无法在桶中沉淀。所以,结论将是非常明确的,快速流动并不一定会净化水体,反之,在很多情况下降低流速,到可以起到沉淀的净化作用。

由此可见,净化水质必须要有一个矛盾的过程。一方面要通过扰动增加水体中的含氧量,中和化学需氧量;另一方面又要通过沉淀,减少水体中的悬浮颗粒物和重金属含量。我们去参观任何一个自来水厂或者污水处理厂时,都会发现水处理的过程,既需要有增加水流动的“暴气”池,也需要有相对静止的“沉淀”池。

相对于天然河流来说,激流只能产生“暴气”的中和COD的效果,但无法产生“沉淀”的净化作用。但是,大型水库则有可能产生既降低了水体中化学需氧量COD,同时也沉淀了悬浮颗粒物的水体净化的双重作用。这是因为,水库对化学需氧量污染的净化机理完全不同于天然河流中的增加水体含氧量。

生态链转化

众所周知,水体中的COD的过量污染常被称为“富营养化”。也就是说COD其实就是水体中的某种营养物质。这种营养物质通常可以促进藻类和水生植物的生长。对于大型水库来说,由于水环境容量巨大,不仅藻类和水生植物都有着较大的生存空间,而且靠食用藻类和水生植物生长的鱼类,数量也非常大。水库水生态系统的正常运转,水生植物和藻类在生长过程中通过光合作用产生了大量的氧气,水生动物又通过食用水生植物和藻类把它变成动物蛋白。这样通过水库中的有机生物链把大量的COD转变成了各种渔产品的动物蛋白。人们又通过不断的捕捞、食用水库中的鱼产品,就消耗掉了水体中的COD。据统计,新安江水库建成之后的50多年里,当地的鱼获总量增长了50多倍。然而,人们根本就没有意识到,水库在提供给我们的丰富鱼类蛋白质的同时还净化了水质。

这样,大型水库虽然不能靠水的快速流动增加水体中的含氧量,但是,同样也能具有非常强的中和水体中的化学需氧量(COD)污染的能力。因此,只要进入大型水库的水体的污染物被控制在一定的范围之内,大型水库就具有了同时净化COD和悬浮颗粒物水污染的双重作用。这也就解释了,为什么新安江水库能具有任何天然河流都不可能具有的超强的水体净化能力。

其实,大型水库的这种水体净化作用,并不仅体现在新安江水库。例如,我国湖南郴州的东江水库建成之后水质也比原来的天然河流有了大幅度的提高,以至于吸引来青岛啤酒在那里建分厂。这类的例子非常多。事实上,只要我们注重控制水污染的排放,任何大型水库建成之后,都会使得原来河流的水质,得到大幅度的提高。这一结论几乎在全世界都可以得到证明。然而,遗憾的是由于国内外反水坝极端环保组织的长期误导宣传,社会公众甚至我国的个别环境监管官员都接受了“建水库增加水污染”的错误概念。

当然,我们也不能否认现实当中确实有一些河流建设水库之后水质变得更差。这一方面是由于上游和当地污染排放没有得到有效的控制,过量的污染物排放超过了水库的自净能力。一旦水库中的有机生物链崩溃,水库不仅会失去了净化作用,反而变成了一个大的污水“发酵”池;另一方面也可能是因为该水库的库容较小,没有足够的环境容量,无法让水库形成的水生态系统和生物链,能够消耗掉水中营养物质。所以,一般来说大型水库的水质净化作用会更加明显。

总之,通过总结分析新安江水库50多年来所发挥的净化水质的重要作用,我们不难发现:只要我们能控制污染物的过量排放,并注意营造好水库的水生态环境,大型水库的水体净化作用是任何天然河流都无法比拟的。

水的净化篇3

一、说教材

《水的净化》是9年级化学第三单位课题3的内容,这个课题在曩昔的老教材中是没有分外涉及的,云云摆设也是为了切合新课程与门生生活贴近,强调可连续生长的目的。此中强调了一个初中的根本实行操纵——过滤,也提及了蒸馏装置的组装与实行。

课文分三部门:

第一部门:解说天然界水的漫衍以及自来水厂净水历程;

第二部门:通过实行探究教学过滤的操纵步调与细致事变

第三部分:硬水与软水的区别以及如何将硬水变软的方法(蒸馏)。

鉴于我对教材的理解,确立如下教学目标:

二、说教学目标

1、知识与技能:

了解纯水与自然水,硬水与软水的区别;认识吸附,沉淀,过滤与蒸馏等净化水的方法

2、过程与方法:

培养学生的实验能力——会做过滤的实验。

3、情感态度与价值观:

使学生认识到水资源的宝贵,养成节约用水的好习惯

目标重点:硬水与软水的区别,过滤与蒸馏等净化水的方法

目标难点:吸附和过滤等的操作技巧。

有了教学目标作纲领,还要有好的教学方法,它是上好一堂课的关键,于是我采用了如下的教学方法。

三、说教学方法

通过课件演示,讨论总结,结合实验来完成本节课的教学实践。

四、说教学流程

(一)教学引入

1、从生活情景入手

2、污水、纯净水、湖水、自来水的区别

3、讲解自来水厂的净水过程。

(二)净水的方法

1,除不溶性杂质的方法

1)、静置沉淀

2)、吸附沉淀

3)、过滤

实验探究:

1)除可溶性杂质的方法

2)如何区别硬水与软水

3)演示实验---蒸馏

(三)练习巩固

想一想:有一种含有碎菜叶、碎塑料薄膜、泥沙、氯化钠(可溶),还具有一定臭味的生活污水(生活污水的成分十分复杂,此处为了便于讨论,已将其成分作了“简化”),将其经去渣、去臭处理后可转化为厕所的清洗用水。问:

(l)采取何种操作,可除去污水中的碎菜叶、碎塑料薄膜及泥沙?

(2)用什么物质,可除去污水的臭味?

说一说:某山区在梅雨季节会出现山洪暴发,给山区人民的生活用水带来困难,请你运用已有的化学知识和必备的化学药品,帮助山区人民设计一个合理的方案,以获得清洁卫生的饮用水。

(四)课后作业

独立完成本课后习题

(五)课后动手

自己动手制作一个简易净水器。

五、教学反思:

通过本节课教学的设计,我深刻体会到了“生活是最好的素材”这一艺术创作的理念,并把它运用到了化学课堂设计中,引导学生从生活入手,理性地分析生活,研究生活,得到经验,获得真知,然后将得到的东西再灵活地运用到生活中去,展现了科学研究与发现的真实过程,实现了“从生活走进化学,从化学走向社会”这一要求。

本节课由于实行探究的内容较多、讨论整理的关键偏多,以是课堂节拍的调控必要深入思索,必要老师在课堂上机动地处置处罚和掌握,以便顺遂完成教学使命。

六、教学理念:

本节课为门生落实了技能目的,强化了历程与方法,点拨了情绪态度与代价观,以是本节课表现了如许几个教学理念:

⑴本节课内容比例多,化繁为简,创建了新的教学体系。

⑵新课标的三维目的只有先辈的教学理念才气支持,本节课便是对这种理念的不停探索。

(3)强调科学探究的科学性,体验探究的快乐、提倡门生自主互助的学习方法。

水的净化篇4

【关键词】高铁酸钾;氧化性;应用水;净化

随着研究的深入,高铁酸钾的强氧化性在水处理领域得到广泛的重视。FeO4(Fe (VI))以五价的高酸铁根的形式存在于水溶液中,五价高酸铁的氧化性极强。在酸性条件下氧化电位表现为+2.20 V,而碱性条件下还原电位+0.72 V。尤其是在酸性条件下,高铁酸钾的氧化能力很高,同目前水处理过程中使用的消毒剂相比其氧化能力强10倍以上,它能迅速杀灭水中的各种细菌和病毒,而且氧化过程中不生成三氯甲烷、氯酚等危害人体健康的水处理副产物,还原产物 Fe3+或 Fe(OH)3是无害的无机絮凝剂。高铁酸钾的强氧化性时期成为氧化、吸附、助凝、絮凝、除臭、杀菌一体的有效净化水的高效多功处理剂,处理后的水无菌、无色、无嗅、无味。研究表明,为了充分利用高铁酸钾的氧化性在水处理中的作用效果,需要研究高铁酸钾对水处理杂质的类型及作用机理,这对于更好的将高铁酸钾应用于水处理有重要的意义。

1.杀菌作用

高铁酸钾在进入水体后,其氧化性会可破坏细菌细胞壁、细胞膜及细胞结构中的一些酶等物质,进而抑制或阻碍了蛋白质和核酸的合成,从而抑制了菌体的生长和繁殖,实现了杀死菌体的效果。研究表明,采用低浓度的高铁酸钾即能取得良好的杀菌效果,特别是对大肠杆菌、f2 病毒等的灭菌效果非常明显。质量浓度为10-30mg・L-1高铁酸钾溶液通过5 min 反应对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌的杀死率为100%,同时对真菌的杀灭率也在 99.7%以上。

与其它消毒剂相比,少量的高铁酸钾即能实现较高的杀菌效率。对比高铁酸钾和联用硫酸铁(FS)与Cl2的两种消毒法对比杀灭大肠杆菌的效果。反应时间设定为30 min,投量为 4 mg・L-1的FS 和投量为10 mg・L-1的Cl2可将大肠杆菌完全杀灭,而仅需 6 mg・L-1的高铁酸钾投量就可以实现100%的杀菌率。

2.除藻

藻类数量超标会导致水体产生嗅味,出现堵塞滤池、穿透滤层导致水质恶化,另外一些藻类也是某种消毒副产物的前体物质,因此控制与去除藻类具有重要的意义。为了证明高铁酸钾的除藻作用,去某pH=7.5,投加 1.4 mg・L-1高铁酸钾后,藻类数值从 3×107个/L-1下降到 2.1×105个/L-1。高铁酸钾是通过氧化絮凝作用机理去除水中藻类物质,高铁酸钾强氧化性会导致藻类细胞的断裂,破坏藻类细胞外部鞘套,引起细胞物质由内向介质释放,破坏了藻类的正常段殖体繁殖过程,达到灭藻的效果。高铁酸钾溶于水会分解成氢氧化铁,这些负价离子吸附于藻类细胞表面,降低了细胞表面的电荷量,增加了藻类细胞质沉淀性。在氢氧化铁吸附和外流胞内絮凝物质双重抑制下,藻类细胞在混凝前就发生凝聚,实现进一步除藻的作用。特别是高铁酸钾与絮凝剂联用时,可以明显提高除藻效率。

3.除无机物

利用高铁酸钾的强氧化性可将水中 NH3-N、NO3-、H2S、CN-等非金属化合物氧化成 SO42-、NO3-、CO2等无害的物质。高铁酸钾的氧化和絮凝作用可对浑浊水中 NH3-N有效地去除,如果高铁酸钾和NH3-N的当量比大于 0.20时,高铁酸钾对NH3-N去除率能够达到 40%以上。不同高铁酸钾与NH3-N当量比情况下,如果延长反应时间,则会不同程度地提高NH3-N的去除率。原因是反应延长时间,增加了高铁的氧化作用时间,氧化分解物逐步增加了NH3-N的去除率。另外反应时间的延长利于高铁氧化絮凝的充分发挥,更加利于形成完全的絮体,促进了进一步去除NH3-N。H2S通常应用O2、ClO-、H2O2、Cl2及KMnO4等氧化去除,高铁酸钾与上述氧化剂相比可以更高效地氧化H2S。O2氧化H2S 时,只有压条件才能缓慢反应慢,虽然ClO-、Cl2和KMnO4能够在常态下能够与H2S进行反应,但反应时间通常在5min左右,高铁酸钾却能够在1s 内能够完全氧化H2S 。高铁酸钾更出色的作用还在于能够处理高砷水,使用质量比为15:1以上的高铁酸钾与原水砷溶液,混合后的水样中砷残留量完全能够达到国家水卫生标准(

4.去除有机物

不同区域的水中含有不同种类和数量的有机物,如醇类、酚类、有机酸、苯酚、有机氮、脂类含硫化合物、氨基酸、苯及相关化合物等,还包括现代污染物及其附属产物,如内分泌干扰物(EDCs)、个人护理品(PPCPs)、藻毒素(MC)等。采用实验pH=8-12 的范围内,不同量比(1:1~1:5)环境下进行。实验结果表明,高铁酸钾上述的有机物和现代污染物具有非常明显的去除效果。高铁酸钾与有机物的摩尔比例会直接影响去除效果,高铁酸钾比重量越大,去除效果越好,当高铁盐与BPA 的当量比为5:1 时,BPA 在5min内即可完全降解。

5.结论

高铁酸钾的强氧化性特性决定其能够有效地去除微生物、无机以及有机污染物,在净化污染物的伴生还原生性无机絮凝剂,能够同时具备氧化与絮凝作用,高效的去除污染物。试验结果表明,高铁酸钾净化污染物效果与高铁酸钾使用当量、作用pH 等因素有关。高铁酸钾对氧化净化污染物的选择性较强,高铁酸钾单独的氧化去除率不高,且在 pH 较低条件下高铁酸钾容易分解,导致氧化效率降低。因此,研究高铁酸钾联用技术,实现更好的处理效果是以后的研究方向。

参考文献:

[1] Wood R H.The heat,free energy and entropy of the ferrate(VI)ion[J].J Am Chem Soc.,1958,80:2038-2040.

[2] JiangJ Q, Lloyd B. Progress in the development and use of ferrate (VI) salt as an oxidant and coagulant for water and wastewatet treatment[J]Water Research,2002,36:1397-1408.

[3] Sharma V K.Potassium ferrate (VI):an environmentally friendly oxidant [J]. Advances in Environmental Research,2002,6 (2):143-156.

[4] Deluca S J ,Cantelli M ,Deluca M A.Ferrate vs tranditional coagulants in the treatment of combined industrial-wastes[J].Wat Sci Technol.,1992,26:2077-2080.

[5]柳建, 黄靖博. 高铁酸盐在水处理中的作用与应用效果浅析[J].江西能源,2007,4:34-35.1-310.

[6] Yuan B L, Li X Z, Graham N. Aqueous oxidation of dimethyl phthalate in a Fe (VI)-TiO 2 -UV reaction system[J].Water Research,2008,42(6-7):1413-1420.

水的净化篇5

关键词富营养化;花卉植物;净化作用

中图分类号Q948.8文献标识码A文章编号 1007-5739(2011)22-0281-01

随着我国人口增长以及工业化、城市化进程的不断发展,许多河流、湖泊及景观水体都受到不同程度的污染。据调查,我国近90%以上湖泊处于营养及富营养状态。与此同时,全国93%的公园水体遭到不同程度的污染,水体黑臭及富营养化现象比较严重[1]。水体富营养化治理已成为当今世界性环境难题,20世纪60年代以来各国先后对其进行大量研究,并提出相应的对策、措施。总体来说,水体净化技术有以下几种:物理净化法、化学净化法、生物净化法、自然净化法,其中生物净化法是利用生物对污染物的氧化、分解、吸收、吸附等能力,通过人工创造有利于生物生长的环境,使生物在生长繁殖过程中净化污染物,包括微生物净化及水生植物净化技术,是最环保而持久有效的净化技术[2]。利用植物特别是水生植物及喜水的陆生植物的根系微生物分解有机化学物质及植物的光合作用吸收水中的氮、磷和部分重金属及有机物质,达到净化水体的功能[3]。在进行20多种当地植物在水池中栽培试验的基础上,该研究选取存活率高、生长旺盛、水质净化效果好的6种花卉植物,对其水质净化功能进行研究,可为公园水体的美化、净化提供参考。

1材料与方法

1.1供试植物

选取湖南省长沙地区适应性强、湖南省核农学与航天育种研究所花卉室无土栽培培养的水生及喜水的陆生植物,分别为旱伞草(Cyperus alternifolius)、石菖蒲(Acorus gra-mineus)、水生鸢尾(Iris pseudoacorus)、美人蕉(Canna indica)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris)和金边黄杨(Euonymus Japoni-cus cv.Aureo-ma)。

1.2试验方法

浮岛制作:选用100 cm×100 cm×4 cm的泡沫塑料板作为浮岛植物的栽培载体,按一定间距在塑料板上打孔(孔直径为12 cm),根据定植杯大小确定间距,用于栽培植物的基质为不浇任何肥料用水饱和的珍珠岩。试验在湖南省核农学与航天育种研究所专用净化水池中进行,水池深30 cm、长10 m、宽1.5 m,水源为农科院地下管道水加少量有机肥配置,试验水体起始各项指标为:EC值0.418 ms/cm,总氮(TN)20.5 mg/L,总磷(TP)5.1 mg/L。参照《地面水环境质量标准(GB3838-2002)》,该水池严重超出地表Ⅴ类水标准。试验水池建在室外,但试验期间搭建塑料遮雨棚。试验于2010年4―9月进行,第一阶段:6种供试植物从幼苗期开始移栽至塑料盆平均放入浮岛载体中,每块泡沫板上栽12盆植物,试验期间不施任何肥料,仅靠水体为植物提供营养[4-5];试验期间密切观察植株生长情况,统计植株成活率(30 d后成活植株数/栽培植株数);每4 d测试水的EC浓度;分别于生长30、60 d时取水样进行TN、TP、COD、BOD5的分析测定,最后在60 d后测定各品种的生物量,包括吸收N、P、K的量。第二阶段:用各生长成熟的植株单独放入重新加入水的水池中,每4 d测试水的EC浓度,比较每种植物的净化效果。

试验中的EC值表示水溶液的电导率(电阻的倒数),其数值与水中的离子浓度成正比,数值越大,水的离子浓度越高;数值越小,水的离子浓度越低。电导率采用DDS-307型实验室电导率仪测定;TN采用紫外分光光度仪测定,TP采用钼酸铵分光光度法测定,COD采用重铬酸钾法测定,结果以每次取3个不同点的平均值计。

2结果与分析

2.1浮岛栽培6种植物的成活率与生长量

经生物统计方法得6种植物的成活率和60 d生长量(表1)。6个花卉品种浮岛栽培成活率高,均达100%,比较60 d植物生长量大小,依次为旱伞草>石菖蒲>水生鸢尾>美人蕉>铜钱草>金边黄杨。其中旱伞草生长量最大,金边黄杨生长量最小。这是由于旱伞草、石菖蒲、水生鸢尾、美人蕉和铜钱草都是湿生类植物,适宜于水中生长,特别是旱伞草伸入水中的根系特别发达,而木本的金边黄杨不太适于长期淹水进行漂浮种植,生长缓慢。因此,从适应性看,前5种植物适合水上栽培,而金边黄杨虽能生长,但长势不好,作水上浮岛植物栽培时选择水生及湿生类植物较好。

2.260 d后各植物对N、P、K的吸收量比较

水上栽培2个月后收割植物,将植株送湖南农业大学进行植物营养学科检测N、P、K含量(表2)。一般植物体不同部位对N、P、K的吸收能力也有不同,可以看出铜钱草吸收N、P、K的能力最强,综合去除N、P、K的效果比较好。结合生物产量与各植物吸收的N、P、K含量(表3),表明石菖蒲去除氮的能力最强,旱伞草去除磷能力的最强,水生鸢尾去除钾的能力最强,综合去除N、P、K能力最强的是旱伞草。

2.3浮岛栽培6种植物对水体总的净化效果

从6种植物生长30、60 d后各项指标数值(表4)可以看出,浮岛栽培6种花卉的水体中TN、TP、COD、EC都明显降低,说明浮岛栽培花卉植物对水质有较好的净化效果。这种水体美化净化效果,可为浮岛多种植物配置提供了依据。

2.46种植物单独种植的水池EC浓度的变化

EC值即电导率就是溶液传导电流的能力,水溶液的电导率与溶解固体量浓度成正比,纯净的水是不含任何物质的,电导率越高,水中导电的离子数越高;相反地,电导率越低,水的纯度就越高。当水中含有无机酸、碱、盐或有机带电胶体时,电导率就增加,通常用来表示水的纯度,因而是评价水质的重要指标,能综合评价浮岛系统对水质的净化作用。该研究测定6种植物分别种植在水池中的水体EC浓度变化(图1)。可以看出,20 d后石菖蒲的EC降低率最大为30.6%,其次是旱伞草(33.0%)、水生鸢尾(28.4%)、铜钱草(27.0%)、美人蕉(22.3%),最低的是金边黄杨(8.9%)。

3结论

该文旨在前人研究的基础上,提供几种花卉植物净化污水的技术指标,通过测试6种花卉植物净化富营养化水体的效果,以为景观水体的生态设计提供一定的植物参考,探索一条在治理环境的同时又美化环境的可持续发展之路[6]。试验研究6种植物在治理富营养化水体中的作用,可为今后合理利用这些植物治理城市景观水体及河流污染提供依据。

4参考文献

[1] 孙刚,盛连喜.湖泊富营养化治理的生态工程[J].应用生态学报,2001, 12(4):590-592.

[2] 田伟君,王超,李勇,等.城市污染水体强化净化技术研究进展[J].河海大学学报:自然科学版,2004,32(2):136-139.

[3] MEYER J L.Streamhealth:incorporating the human dimension to advance stream ecology[J].Journal North American Benthological Society,1997,16(2):439-447.

[4] 卢进登,赵丽娅,康群,等.人工生物浮床技术治理富营养化水体研究现状[J].湖南环境生物职业技术学院学报,2005,11(3):214-218.

[5] 井艳文,胡秀琳,许志兰,等.利用生物浮床技术进行水体修复研究与示范[J].水利科学研究,2003(6):18-19.

水的净化篇6

关键词:污水 净化 回用技术

生活污水净化沼气技术是一种采用厌氧消化、生化过滤、好氧过滤和接触氧化降解相结合的污水净化处理技术。首先将生活污水中的有机质在厌氧条件下用甲烷细菌消化分解,使污水的CODcr、BOD5和SS(固体悬浮物)降解,然后再通过生化过滤、好氧过滤和接触氧化,进一步使污水的CODcr、BOD5和SS降解,最终去除率达到90%以上,实现达标排放。进入生活污水净化沼气池的污水,严禁有毒物质人池,如电石、农药或家用消毒剂、防腐剂、洗涤剂以及油品清洗污水等,以防厌氧消化池的甲烷菌中毒。医院污水要增加消毒设施进行预处理,其他生活污水在必要时或季节性地进行消毒。

一、生活污水净化沼气技术的适用范围

生活污水净化沼气技术适用于近期没有经济能力、也没有规划建造污水集中处理厂的城镇。该技术也适用于虽然已建造了城镇污水集中处理厂,但污水管网不能到达的办公楼、旅馆、学校、卫生院、居民小区和公共厕所等场所的污水处理。

二、生活污水净化沼气技术的特点

(1)小型、分散,建造规模可因地制宜,投资省在中小城镇建造集中污水处理厂,由于办公楼、旅馆、学校、卫生院和居民小区分布分散,管网投资很大。采用生活污水净化沼气技术处理生活污水,根据污水排放的范围和排放量,可以因地制宜分散建池,分散处理,就近建造,不需要敷设集中管网,节省投资。

(2)不占地生活污水净化沼气池是一种地下构筑装置,采用钢筋混凝土结构,不占土地。

(3)无动力运行,无能源消耗,管理方便,运行费用低生活污水净化沼气技术通过多级自流和分级消化逐段降解,不需要动力强制流动或曝氧降解,不需要专人管理,通常2~5年才需要清淘一次,比普通化粪池管理方便,运行费用低。

(4)处理效果好,还可以回收沼气生活污水通过厌氧消化和好氧过滤,其CODcr和BOD5的去除率达到90%左右,并杀灭了各种寄生虫卵,不仅使排放污水达到国家污水排放标准的一级、二级标准,可回收作中水利用,而且还可以回收一定量的沼气,用于炊事、烧开水或点灯。

三、生活污水净化沼气池的设计与建造

(一)工艺流程

生活污水净化沼气池采用厌氧消化、生化过滤、好氧过滤和接触氧化降解相结合的净化处理工艺流程。净化过程分五步进行。

1.预处理。污水经沉沙池和隔油池预处理,去除其中的沉沙等杂物和油脂。

2.厌氧消化。污水进入厌氧消化池被甲烷菌消化降解,其CODcr、BOD5去除率达到80%左右。

3.厌氧过滤。污水由厌氧消化池中部流人厌氧过滤池,池中的软填料生物载体床减缓污水的流动,使絮凝的团粒通过重力直接沉降。同时,软填料生物膜上的甲烷菌进一步氧化分解污水中的有机质,通过厌氧过滤池后的CODcr、BOD5去除率可以达到85%以上。

4.好氧过滤。污水从滤池底部进入架空式碳化砖滤池、焦炭滤池、卵石滤池和砂子滤池等4级硬填料过滤,从上部溢流口溢出,使污水中的SS、氨态氮(NH3-N)去除率达到90%。

5.接触氧化。采用氧化沟使污水在流动中与空气接触,进一步氧化降解去除氨态氮(NH3-N)和磷(P)元素,最后达标排放。

(二)工艺设备

生活污水净化沼气池系统工艺设备主要包括预处理池、厌氧消化池、软填料过滤池、聚氨酯泡沫过滤板、多级硬填料过滤池及氧化沟。

1.预处理池。预处理池包括沉沙池和隔油池。

2.厌氧消化池。生活污水净化沼气系统的厌氧消化池的结构以及工作原理与水压式沼气池完全相同。为解决厌氧消化池排沉渣问题,将厌氧消化池底部的闸阀排沉渣装置与软填料滤池连通,使沉渣从底部进入软填料滤池。

3.厌氧过滤池。用塑料绳在过滤池中部和下部分别拉出两个八角形平面,并用塑料绳作经线,将上下两个八角形平面拉成一个八角形软填料框架,再用20cm长的玻璃纤维丝在每根经线上作挂束。每个挂束之间的间隔为8~10cm,均匀密布,成为软填料生物过滤床。八角形框架的对角线略小于软填料过滤池的内径。软填料生物滤床的作用是使甲烷菌在玻璃纤维丝上固着,形成生物膜,增加有机质与甲烷菌的接触面积和滞留时间,提高CODcr的去除率。清掏时只需取出软填料框架,即可当作沉渣池使用,使主池的沉渣得到定期清除,减少了主池的清掏次数。

4.多级硬填料滤池。硬填料滤池采用来源广、价格低、比表面积大且吸附过滤效果好的断碳化砖、焦炭、卵石、碎石、黄沙等作为填料。在四格硬填料过滤池中,都需架设多孔搁板。多孔搁板为钢筋砼预制板,厚度3~5cm,直径略小于过滤池内径,以便在运行2~5年后可移开多孔搁板清掏污泥。多孔板上的孔径大小与开孔率根据填装填料的粒径确定,但不宜过小过密。架空搁板安放在滤池的下半部,与池底距离等于池子深度的1/4。设置多孔架空隔板有利于污水由下而上均匀畅流,运行无死角,而且不易堵塞。硬填料滤池共有四级:第一级是以断碳化砖为滤料的硬填料滤池;第二级是以焦炭为滤料的硬填料滤池;第三级为卵石子硬填料滤池,卵石填料的底层可先铺一层粒径稍大于多孔板孔径的碎石;第四级为黄沙硬填料滤池,黄沙填料的底层可先铺一层粒径稍大于多孔板孔径的碎石。滤池顶部设有观察井和活动盖。

5.氧化沟。污水从硬填料滤池流出后进入氧化沟,在流动中直接与空气接触,进一步氧化降解去除氨态氮(NH3-N)和磷(P)元素,最后达标排放或作为中水回收利用。

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水的净化篇7

关键词:氨氮;水生植物;养殖废水;去除效果

中图分类号:X703;X173 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)16-4129-04

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.014

近年来,随着社会经济的持续增长,城乡居民生活水平逐年提高,各种惠农政策在广大农村的普遍实施,使中国农村经济得到了快速发展,禽畜养殖业也逐步朝规模化、集约化方向发展壮大。根据《畜禽养殖业产污系数与排污系数手册》推荐的正常育肥期生猪产污系数(中南地区:粪便量1.18 kg/(头・d),尿液量3.18 L/(头・d))计算,2014年年末全国生猪存栏46 583万头,日均排放粪便54.97万t、排尿14.82万L[1,2]。加之养殖场经营者和农村居民环保知识缺乏,导致广大农村地区养殖生产环境污染严重,使养殖环境污染治理形势日趋严峻。

然而,养殖废水的排放在时间和空间上均具有鲜明的特点,采用工程的办法治理虽然效果理想,但投资较大,往往超过了养殖业主的承受能力[3-5]。而人工湿地因其具有投资与运行维护费用低、无二次污染、改善生态与景观环境等优点而日益受到人们的关注[6-11]。本研究旨在通过模拟试验,探讨3种常见水生植物对养殖废水中氨氮的净化效果,从而为人工湿地系统处理养殖废水提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试植物的采集与驯化 分别在湖南省衡阳市石鼓区木村鱼塘、灵官庙村农户猪场排水沟、李坳村排水沟以及湖南环境生物职业技术学院养殖场排水池采集芦苇(Phragmites australis)、水葫芦(Eichhornia crassipes)和蕹菜(Ipomoea aquatica)3种水生植物样品。

在上述沟、渠、鱼塘中采集适量水样(5.0 L/处)。将采集的芦苇、水葫芦和蕹菜依次用低、中、高浓度养殖废水进行培养。培养条件:pH 7左右(用氢氧化钾溶液调节),温度23~28 ℃,光照为3 000~5 000 lx。首先进行适应性培养驯化,待植物生长状况稳定后,再进行不同浓度的养殖废水水培试验,同时,对试验植物的耐污能力进行全面考察和评价(主要考察植物的耐污能力)。通过15 d的驯化观察,3种供试植物在各种浓度养殖废水中均能正常生长繁殖。

1.1.2 养殖废水样品的采集分析与模拟 从湖南环境生物职业技术学院养殖场排水池中采集水样,分析其氨氮、总磷及有机物的含量。通过分析,本研究养殖废水的污染浓度范围见表1,pH为6.5~7.5。

结合养殖废水成分分析结果,人工配制试验用水。配制方案为:从湖南环境生物职业技术学院养殖场采集养殖废水原液,先沉淀处理,再使其充分厌氧发酵,然后用去离子水按照表2设计化学需氧量(CODcr)浓度,配制5组不同的试验废水,在此基础上,用氯化铵调节氨氮浓度,用磷酸二氢钾调节总磷浓度。

试验废水的浓度以氨氮(NH3-N)、总磷(TP)和化学需氧量(CODcr)为主要参考指标,本试验拟从高浓度到低浓度设5组。

1.2 试验设计

将候选植物(芦苇、水葫芦、蕹菜、芦苇-水葫芦组合、芦苇-蕹菜组合)分别置于人工模拟的养殖废水中培养。在培养0 d(2 h)、2、5、10、15 d后,分别测定水样中氨氮(NH3-N)的浓度。以培养时间(d)为横坐标,水样中氨氮(NH3-N)浓度(mg/L)为纵坐标作曲线。

试验按照模拟养殖废水浓度分别设置对照组,对照组未种植水生植物,观察其在试验条件下氨氮(NH3-N)的自我净化规律。

1.3 数据处理

分析植物对废水中氨氮的净化效率,将试验所得数据进行计算。净化效率=(培养15 d后试验废水中氨氮的浓度-试验废水设计的氨氮的浓度)/试验废水设计的氨氮的浓度×100%。

2 结果与分析

2.1 芦苇对养殖废水中氨氮的净化效果

芦苇对养殖废水中氨氮的净化效果见图1。从图1可知,试验15 d,芦苇对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果,第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至129、81、66、51、28 mg/L,净化效率分别为48.4%、59.5%、56.0%、49.0%、44.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001),有3组达到最高允许日均排放浓度不超过80 mg/L的要求。

对照组中氨氮含量虽然均有降低趋势,但下降速率与试验组相比明显较差。试验15 d,对照组的氨氮含量分别下降至148、110、92、64、31 mg/L,去除效率分别为40.8%、45.0%、38.7%、36.0%和38.0%,净化效果明显不及处理组。

芦苇对养殖废水的氨氮净化能起到一定作用,但由于芦苇根系以及生长趋势不如蕹菜、水葫芦发达,因此,其净化效率一般。导致其产生先慢后快的原因可能是前期芦苇对养殖废水需要一个适应过程。

2.2 蕹菜对养殖废水中氨氮的净化效果

蕹菜对养殖废水中氨氮的净化效果见图2。从图2可知,试验15 d,蕹菜对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果,第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至124、80、61、49、27 mg/L,净化效率分别为50.4%、60.0%、59.3%、51.0%、46.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001),效果较芦苇明显,5组废水中,有4组能达到最高允许日均排放浓度不超过80 mg/L的要求。净化速率方面,蕹菜较芦苇好,原因可能是蕹菜根系以及生长趋势较芦苇发达。

2.3 水葫芦对养殖废水中氨氮的净化效果

水葫芦对养殖废水中氨氮的净化效果见图3。从图3可知,试验15 d,水葫芦对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果,第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至107、65、45、37、21 mg/L,净化效率分别为57.2%、67.5%、70.0%、63.0%、58.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001),5组废水中,有4组氨氮达到最高允许日均排放浓度不超过80 mg/L的要求。净化速率方面,水葫芦较芦苇、蕹菜好,原因可能是水葫芦根系以及生长趋势较芦苇、蕹菜发达。

2.4 芦苇-蕹菜组合对养殖废水中氨氮的净化效果

芦苇-蕹菜组合对养殖废水中氨氮的净化效果见图4。从图4可知,试验15 d,芦苇-蕹菜组合对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果,第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至98、55、45、33、16 mg/L,去除效率分别为60.8%、72.5%、70.0%、67.0%和68.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001),5组废水中只有1组氨氮未达到最高允许日均排放浓度不超过80 mg/L的要求。净化速率方面,也较单一植物好,原因可能是植物组合弥补了芦苇对养殖废水适应性方面的不足,同时蕹菜具有较多的匍匐根,既能长在土壤中,又能浮于水上,解决了污水垂直方向的净化问题。

2.5 芦苇-水葫芦组合对养殖废水中氨氮的净化效果

芦苇-水葫芦组合对养殖废水中氨氮的净化效果见图5。从图5可知,试验15 d,芦苇-水葫芦组合对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果,第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至85、47、40、28、15 mg/L,净化效率分别为66.0%、76.5%、73.3%、72.0%、70.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001),效果较单一芦苇或水葫芦明显,5组废水中仅有1组不达标,氨氮含量明显较单一植物下降很多。净化速率方面,也较单一植物或芦苇-蕹菜组合好。原因可能是植物组合弥补了芦苇对养殖废水适应性方面的不足,同时水葫芦浮于水面上,解决了污水垂直方向的净化问题。同时水葫芦的生长较蕹菜要快,故其净化效果比芦苇-蕹菜组合要好。

3 小结与讨论

通过3种水生植物(芦苇、蕹菜和水葫芦)对养殖废水中氨氮的净化作用研究,得出如下结论。

1)通过15 d的水培试验,3种水生植物及其组合对养殖废水中氨氮的净化效率为44.0%~76.5%,而对照组为36%~45%。

2)从单一植物的净化效率分析,水葫芦>蕹菜>芦苇;植物组合方面,芦苇-水葫芦组合>芦苇-蕹菜组合,且植物组合的净化效率明显优于单一植物。由于废水中污染物质主要是通过根系等吸收,而水葫芦的生长繁育较其他两种植物旺盛,故其净化效率较为理想。植物组合的净化效率较单一植物理想的原因可能是弥补了植物根系在废水分层不够均匀的不足,从而使根系吸收更加充分。

3)构建人工湿地养殖废水处理系统时,应组建有一定层次的植物体系,以利于加快对污染物质的净化。

4)植物只是人工湿地的一部分,人工湿地之所以具有良好的去污效果,还与其填料、微生物等有关。下一步应探讨适宜的填料,研究人工湿地系统微生物,构建完整的适宜养殖废水处理的人工湿地。

5)人工湿地类型较多,其水流方式对处理效果的影响也较大,下一步应加强适合养殖废水处理的人工湿地水流方式研究,同时结合植物、填料研究成果,揭示水力学特点(污染负荷、水力停留时间等)对养殖废水中污染物降解的影响规律。

6)研究不同季节提高处理效果的保护措施。

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水的净化篇8

关键词:枯草芽孢杆菌;富营养化水体;净水作用

中图分类号:X524文献标识码:A文章编号:0439-8114(2011)10-1972-03

Purification Ability of Bacillus subtilis on Eutrophic Water

WANG Wen-jun

(College of Life Science, South-Central University for Nationalities,Wuhan 430074,China)

Abstract: The purification ability of Bacillus subtilis which was evaluated by the level of COD removal rate on two kinds of eutrophic water under the conditions of different inoculum, treatment method, pH value, temperature and eutrophic level was studied. The results showed that B. subtilis could decompose the organic matters in various sewages rapidly,the level of COD decreased obviously in different treatments. The optimal conditions were 10% of inoculum, shaking culture, pH 7.0, 37 ℃, and lower COD level. Under the optimal treatment condition, the purification effect of B. Subtilis was better on eutrophic water with lower initial COD than that with higher COD.

Key words: Bacillus subtilis; eutrophic water; water purification effect

随着人类社会生产力的大幅提高和人口压力的不断增大,全球范围内的内陆水体富营养化现象日趋严重,我国2/3以上的湖泊和水库都处于富营养化的水平,使得富营养化成为我国湖泊目前和今后相当长一段时期内的重大水环境问题之一[1]。富营养化水体中化学需氧量(COD)、生物耗氧量(BOD)、氨氮、硝酸盐与亚硝酸盐、硫化物等指标严重超标,水质恶化。如果能有效避免产生富营养化的有机物质及其分解产物的过量积累,就能获得良好的水质条件。基于此,选育和培养高效安全的微生物菌剂,通过微生物直投法净水新技术可能改善和恢复养殖水体的生态环境,达到净水的目的[2-5]。研究者保存的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)W103菌株能迅速分解水体中的有机物,促进硫化物和亚硝酸盐的氧化,并且具有快速的生长繁殖能力和适应环境的能力。研究Bacillus subtilis W103对几种富营养水样中有机物质的降解能力,将为富营养化水体的净化提供实践参考。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1菌种与水样枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis W103 4℃冰箱斜面保存于实验室。水样Ⅰ采自湖北武汉黄家湖,水样Ⅱ采自湖北武汉南湖。

1.1.2培养基活化培养基[6]:葡萄糖 30 g、酵母粉5 g、磷酸氢二钠1 g、磷酸氢二钾3 g、硫酸镁2 g、去离子水1 000 mL。斜面培养基:葡萄糖30 g、酵母粉5 g、磷酸氢二钠1 g、磷酸氢二钾3 g、硫酸镁2 g、琼脂20 g、去离子水1 000 mL。肉汤培养基[7]:牛肉膏5 g、蛋白胨10 g、NaCl 5 g、水1 000 mL。

1.2方法

1.2.1培养方法将斜面保存菌种接种到新鲜斜面培养基上,在37℃的条件下培养48 h,待长出菌落后接种于肉汤培养基上,37℃、200 r/min振荡培养24 h的菌液作为处理水样的备用菌液。

1.2.2净水试验方法

1)投菌量的影响试验。考虑到实际的污水净化情况,试验采用20℃静置处理,分别投入5%、10%和15%的B. subtilis W103菌液,处理时间120 h,期间每隔24 h取样测定COD。

2)处理方式的影响试验。在培养温度20℃、投菌量为10%下采用静置和摇床振荡(200 r/min)两种处理方式,处理时间120 h,期间每隔24 h取样测定COD。

3)水样pH值的影响试验。在培养温度20℃、投菌量为10%下采用静置处理方式,调节水样初始pH值为5.5、7.0、8.5,处理时间120 h,期间每隔24 h取样测定COD。

4)处理温度的影响试验。在投菌量为10%下采用静置处理方式,在温度为20、30和37℃,处理时间120 h,期间每隔24 h取样测定COD。

5)水样富营养化程度的影响试验。投菌量为10%,采用静置处理方式,分别处理不同富营养化程度的水样,在此试验中南湖水样和黄家湖水样分别浓缩6倍后作为处理水样(共4个水样),处理时间72 h后取样测定COD。

6)最佳处理条件的处理试验。在投菌量为10%、处理温度37℃、摇床转速200 r/min下处理水样I、II,处理时间72 h后取样测定COD。

1.2.3分析方法

1)水样处理方法。方法Ⅰ:取样100 mL,稀释60倍后测定初始COD,处理后培养液离心,取上清液直接测定COD;方法Ⅱ:取样100 mL,稀释60倍后取样测定初始COD,其他步骤同上。

2)COD测定方法。枯草芽孢杆菌对不同污水的净水能力以水样的COD去除能力进行考察,COD测定方法为酸性高锰酸钾法,参见国家环境保护部行业标准HJ/T399-2007[8]。

2结果与分析

2.1投菌量对枯草芽孢杆菌净水能力的影响

COD是一定条件下用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量,以O2 mg/L计。不同接种量对枯草芽孢杆菌净水能力的影响如图1所示。从图1可以看出,B. subtilis W103菌株对于初始COD较高的南湖污水降解效率更好,能迅速降低水样的COD值,投菌量为10%时得到了十分满意的效果,在48 h内使两个水样COD值降低到较低的水平,水样I和水样II COD去除率分别达到60.9%和70.0%,故确定最佳的投菌量为10%。

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2.2处理方式对枯草芽孢杆菌净水能力的影响

不同处理方式对枯草芽孢杆菌净水能力的影响如图2所示。可见不同的处理方式对枯草芽孢杆菌的净水能力有明显的影响,在处理48 h后,振荡处理更有利于高COD水样的COD除去,可能是由于振荡培养时体系中溶氧浓度较高,有利于枯草芽孢杆菌的生长活动,从而有利于其净水能力的提高。然而振荡处理对于枯草芽孢杆菌处理低COD水样的净水能力影响较小,可能是由于低COD水样的营养物质较少,对枯草芽孢杆菌生长利用率不明显的原因。

2.3水样pH值对枯草芽孢杆菌净水能力的影响

由于富营养化水体中营养物质复杂,导致水样呈现不同的pH值,有必要研究pH值对枯草芽孢杆菌净水能力的影响。结果(表1)表明,水样pH值对枯草芽孢杆菌的净水能力有明显的影响,在中性环境下更有利于水体的净化,这与该菌株的最适生长pH值为中性有关。碱性条件不利于其净水作用,可能与碱性条件下枯草芽孢杆菌生长不利有关。

2.4处理温度对枯草芽孢杆菌净水能力的影响

温度对于微生物的生存和酶活力有着重要的影响,在不同季节处理富营养化水体由于水体温度不同会表现出不同的结果,为此研究了处理温度对枯草芽孢杆菌净水能力的影响,结果如图3。由图3可见,随着温度的提高,枯草芽孢杆菌净水能力增强,由于枯草芽孢杆菌最适培养温度为37℃,温度的提高有利于枯草芽孢杆菌相关酶活力的提高,更有利于其利用水体中的有机物质。

2.5水样富营养化程度对枯草芽孢杆菌净水能力的影响

水样富营养化程度对枯草芽孢杆菌净水能力的影响(图4)表明,高浓度的水样处理后有较高的COD值,浓缩后水样COD的去除率(浓缩后水样Ⅰ、Ⅱ的去除率分别为45.8%和63.9%)较之水样Ⅰ和Ⅱ的去除率(水样Ⅰ和Ⅱ的去除率分别为82.5%和76.9%)要低得多。可见富营养化程度高的水样不利于枯草芽孢杆菌的净水作用,可能与浓缩后水样中不利于枯草芽孢杆菌生存的物质过多有关,尤其是水样Ⅰ浓缩后枯草芽孢杆菌的净化能力大为下降,可能该水样中有较多的不利因子。

2.6最佳处理条件对枯草芽孢杆菌净水能力的影响

综上所述,两个水样的最佳处理条件应为投菌量10%、pH值7.0、37℃振荡培养,在此最佳处理条件下对相应水样进行处理72 h,考察了枯草芽孢杆菌对COD降解率的影响,结果如表2。可见在最佳处理条件下,枯草芽孢杆菌对于初始COD浓度较低的水样处理效果更好,而COD越高越难于处理,从而需要较长时间才能将水样中有机物质降解完全。

3结论与讨论

有机物质在水中的积累超过一定的限度时,会使养殖水体呈富营养型,水质条件恶化,对鱼、虾生长带来不良的影响。试验证明枯草芽孢杆菌能够迅速降低水体的COD值,使水体得到有效净化。最佳处理条件为投菌量10%、振荡培养、pH值7.0、温度37℃及低COD。在最佳处理条件下,枯草芽孢杆菌对于初始COD浓度较低的水样处理效果更好,而COD越高则需要较长时间才能将水样中有机物质降解。

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注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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