摘要
水产养殖业作为农业面源污染的来源之一受到广泛关注，养殖尾水的污染治理已成为当前的研究热点。在众多养殖污水的异位处理系统中，通常以沉淀单元作为处理系统的初级单元。但目前该单元的净化效率较低，对于如何提升其净化效果缺乏相应的研究。本研究试图将净化材料和外源微生物引入现有初沉单元，通过分析净化材料的种类、性质、表面结构、使用量、分布堆积方式、回收利用能力以及微生物相关功能性酶活性等关键技术指标，明确污水净化机制，提高初级沉淀单元污水处理能力，并为养殖尾水的处理提供相应的运行参数。研究结果如下: 1.研究7种净化材料(除磷型改性凹凸棒土(Al@TCAP-P)、除氮型改性凹凸棒土(Al@TCAP-N)、陶粒砂、细菌屋、火山石、吸氨石和活性炭）对养殖尾水中总氮(TN)、总磷(TP)和高猛酸盐指数(CODMn)的净化效果。在不添加外源微生物条件下，Al@TCAP-N去除TN的效果最佳，火山石对TP、CODMn的去除效果最优。研究显示，Al@TCAP-N和火山石在初沉单元独立运行时，其材料的最适添加量皆为6g/L;Al@TCAP-N的最适分布方式为平铺，火山石的最适分布方式为堆积。火山石和Al@TCAP-N复配成复合净化材料，其对水体的净化效果优于单一使用的材料，两种材料的最适质量比为1∶1。 2.研究在初沉单元应用复合净化材料的基础上添加外源微生物的方式及相应的运行参数。研究显示，通过预固定化处理、直接投加等方式添加外源微生物均可提高复合净化材料对水质的净化效果，最适的添加方式为直接投加。经复合净化材料和外源微生物的共同作用，初沉单元对养殖尾水的处理效果有显著的提升，其对TN、TP和CODMn的去除率分别可达41.25％、45.31％和54.97％，且可降低净化材料的添加量并缩短水力停留时间。复合净化材料的最适添加量为1g/L，尾水停留时间为48h。 3.通过电镜扫描和吸脱附分析研究了2种净化材料的表面特征，并对净化材料和外源微生物联合作用下的初沉单元水体中微生物的酶(AKP、OPH、DHO、NIR、AMO、Nar)的活性和相应水质指标(TN、TP、CODMn、PO43-、NH3-N、NO2--N、NO3--N、DO)进行了测定。研究表明，Al@TCAP-N和火山石均具有巨大的比表面积，其BET比表面积达28.58m2/g和10.9m2/g。Al@TCAP-N表面粗糙不均匀，有大量沟壑状、突起粒颗状和孔隙，较难附着微型生物，主要通过吸附净化水质;火山石有颗粒状突起，具较多孔隙，突起表面呈块状，略显平滑，较适宜微生物附着，其可通过吸附和微生物双重作用净化水质。外源微生物可增加有机物降解酶(DHO)、氮循环关键酶(NIR、Nar、AMO)和磷转化酶(AKP、OPH)等功能性酶的活性，从而提高有机质的分解和氮磷转化效率，强化净水效果。 4.在初级沉淀单元中使用过的复合净化材料经回收、清洗和烘干后再次使用，发现其对水质的净化效果并无显著性下降，具一定的重复利用性。使用过的净化材料因每克最多可富集201.73μg氮或34.98μg磷而具有潜在的资源化利用价值。 研究表明，在初级沉淀单元中应用复合净化材料和外源微生物，可有效提升养殖尾水的处理效率，缩短尾水的停留时间，为后续处理打下良好的基础。净化材料和外源微生物背景明确、性质稳定、来源方便，价格低廉，且净化材料具重复利用能力，两者合理共同应用是一种经济、有效、实用的初级沉淀单元水质净化工艺的强化手段，可为养殖尾水的净化提供更多的帮助。
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