增氧方式对水芹菜-微生物联合作用处理冬季养殖废水的影响
发布时间：2021-11-19 22:51
为探究不同增氧方式对水芹菜-微生物联合作用处理养殖废水消化液及微生物群落结构变化的影响,设置循环和曝气两组试验,以静置处理作为对照,共运行35 d,间隔7 d取样,测定常规水质指标,在试验开始和结束时分别测定水芹菜生长情况,并采用高通量测序技术对微生物群落结构进行分析。结果显示,经过35 d的处理,静置组、曝气组和循环组的DO（溶解氧）分别达到0.60、10.38 mg·L-1和10.85 mg·L-1;静置培养的水芹菜长势最好,相对生长速率为0.03 g·g-1·d-1;三种处理方式对水质的净化效果差异显著,循环组的水质净化效果最好,COD（化学需氧量）、NH3-N（氨氮）和TN（总氮）的去除率分别达89.89%、69.40%和77.65%;黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度从43.21%下降到0.16%,克里斯滕森菌属（Christensenellaceae）和瘤胃球菌属（Ruminococcaceae）的相对丰度则大幅增加。水芹菜在冬季于养殖废水消化液中可...
【文章来源】：农业资源与环境学报. 2020,37(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
试验装置示意图
三种处理方式对COD的去除效果明显，同一阶段各处理组间差异显著（P<0.05），处理方式和处理时间及两者的交互作用对COD均有影响。前期COD的去除以植物根系过滤、吸附和沉积作用为主。由于曝气组和循环组的水体处于流动状态，使有机物的沉淀效果变差，前7 d，静置组中COD的去除率为16.16%，高于曝气组（8.12%）和循环组（4.90%）。第14～35 d，循环组和曝气组对COD的去除率高于静置组，这是由于溶解氧（DO）的增加有助于异养微生物的代谢，从而提高了COD的去除率[15]。经过35 d的处理，循环组对COD的去除率为89.89%，出水COD浓度为40.20 mg·L-1。氮素的去除过程中，同一阶段各处理组间差异显著（P<0.05），处理方式和处理时间及两者的交互作用对NH3-N均有影响。前7 d，三种处理方式对氮素均有较好的去除效果，这是由于试验前期植物处于快速营养生长阶段，对氮素的吸收利用较快，其中循环组的NH3-N和TN去除速率最高，分别为3.04 mg·L-1·d-1和7.67 mg·L-1·d-1。7～21 d，循环组中氮素去除速率降低，静置组与曝气组中氮素浓度的升高，可能与试验前期被根系截滤的氮素重新释放到水体有关[16]。经过35 d的处理，循环组对NH3-N和TN的去除率分别为69.40%和77.65%。
从门的生物学分类水平对样本进行分析，如图3A所示，处理前，水体中的优势菌门为拟杆菌门（Bacteroidetes)(51.04%），其次为变形菌门（Proteobacteria)(26.62%）和放线菌门（Actinobacteria)(13.99%），其他少量微生物为厚壁菌门（Firmicutes)(5.24%）。经过35 d的处理，水体优势菌门类发生明显变化。原本优势度很低的厚壁菌门在三种处理方式中均成为优势菌门，在静置组、循环组和曝气组中的占比分别为40.02%、42.16%和43.28%。为揭示不同处理方式中发挥作用的功能菌属，选取相对丰度前10的菌属进行分析，如图3B所示。在试验开始前，黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度为43.19%，为优势菌属，其次为壤霉菌属（Agromyces)(6.26%）、消化球菌属（Terrisporobacter)(2.49%）和地杆菌属（Pedobacter)(2.48%）。经过35 d的处理，循环组和曝气组的优势菌属为克里斯滕森菌属（Christensenellaceae），相对丰度分别为6.96%和7.64%。静置组中，瘤胃球菌属（Ruminococcaceae)(6.10%）成为优势菌属。本试验中的优势菌属与其他学者的研究存在差异。王青璐等[23]研究表明，污水类型和温度是影响微生物群落结构的主要因素。本试验中的克里斯滕森菌和瘤胃球菌属是典型的肠道微生物，这与试验所用的污水来源符合。另外温度也会影响微生物群落结构的变化，温度降低导致膜的流动性变差，从而抑制微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排除。本试验时段的环境温度为5～18℃，此时中温菌的活性受到抑制，而低温微生物仍具有降解盐类、有机物、表面活性剂等污染物的能力[24]。在废水处理中，常见的低温菌主要为拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门。这与本试验所处的低温环境所得到的优势微生物门类相符。
【参考文献】：
期刊论文
[1]猪粪厌氧发酵消化液回流体系微生物群落结构特征与产气关系研究[J]. 孔德望,张克强,房芳,高文萱,梁军锋,梁雨,杜连柱. 农业环境科学学报. 2018(03)
[2]自然微生物挂膜处理水产养殖废水的效果及微生物群落分析[J]. 蔺凌云,尹文林,潘晓艺,袁雪梅,姚嘉赟,徐洋,王超,沈锦玉. 水生生物学报. 2017(06)
[3]16S rRNA高通量测序研究集雨窖水中微生物群落结构及多样性[J]. 杨浩,张国珍,杨晓妮,武福平,赵炜,张洪伟,张翔. 环境科学. 2017(04)
[4]湿地植物在处理纺织工业废水中的应用及作用机制[J]. 高志勇,谢恒星,刘楠楠,刘史力. 北方园艺. 2016(08)
[5]季节气温变化对潜流人工湿地处理效果的影响[J]. 张彩莹,杜瑞卿,王岩. 环境工程学报. 2016(04)
[6]植物修复农田退水氮、磷污染研究进展[J]. 罗良国,陈崇娟,赵天成,刘汝亮,杨林章. 农业资源与环境学报. 2016(01)
[7]根际氧浓度对水稻产量及其氮素利用的影响[J]. 胡志华,朱练峰,林育炯,胡继杰,张均华,金千瑜. 中国水稻科学. 2015(04)
[8]耐冷亚硝酸盐型反硝化细菌Pseudomonas putida Y-12脱氮特性[J]. 何腾霞,李振轮,徐义. 环境科学学报. 2015(10)
[9]潜流人工湿地对畜禽养殖废水的净化效果[J]. 张彩莹,王岩,王妍艳. 农业工程学报. 2013(17)
[10]北方地区表流人工湿地冬季污水脱氮效果及微生物分布分析[J]. 黄有志,刘永军,熊家晴,王晓昌. 水处理技术. 2013(01)
硕士论文
[1]湿地植物在不同水力条件处理下的净化效果与生长特性研究[D]. 胡碧莹.西南大学 2017
[2]溶解氧水平对富营养化水体底泥氮磷转化影响的研究[D]. 李薇.南京理工大学 2014
[3]水生经济植物浮床在水产养殖废水净化中的应用[D]. 武艳.华东师范大学 2011
本文编号：3506038
【文章来源】：农业资源与环境学报. 2020,37(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
试验装置示意图
三种处理方式对COD的去除效果明显，同一阶段各处理组间差异显著（P<0.05），处理方式和处理时间及两者的交互作用对COD均有影响。前期COD的去除以植物根系过滤、吸附和沉积作用为主。由于曝气组和循环组的水体处于流动状态，使有机物的沉淀效果变差，前7 d，静置组中COD的去除率为16.16%，高于曝气组（8.12%）和循环组（4.90%）。第14～35 d，循环组和曝气组对COD的去除率高于静置组，这是由于溶解氧（DO）的增加有助于异养微生物的代谢，从而提高了COD的去除率[15]。经过35 d的处理，循环组对COD的去除率为89.89%，出水COD浓度为40.20 mg·L-1。氮素的去除过程中，同一阶段各处理组间差异显著（P<0.05），处理方式和处理时间及两者的交互作用对NH3-N均有影响。前7 d，三种处理方式对氮素均有较好的去除效果，这是由于试验前期植物处于快速营养生长阶段，对氮素的吸收利用较快，其中循环组的NH3-N和TN去除速率最高，分别为3.04 mg·L-1·d-1和7.67 mg·L-1·d-1。7～21 d，循环组中氮素去除速率降低，静置组与曝气组中氮素浓度的升高，可能与试验前期被根系截滤的氮素重新释放到水体有关[16]。经过35 d的处理，循环组对NH3-N和TN的去除率分别为69.40%和77.65%。
从门的生物学分类水平对样本进行分析，如图3A所示，处理前，水体中的优势菌门为拟杆菌门（Bacteroidetes)(51.04%），其次为变形菌门（Proteobacteria)(26.62%）和放线菌门（Actinobacteria)(13.99%），其他少量微生物为厚壁菌门（Firmicutes)(5.24%）。经过35 d的处理，水体优势菌门类发生明显变化。原本优势度很低的厚壁菌门在三种处理方式中均成为优势菌门，在静置组、循环组和曝气组中的占比分别为40.02%、42.16%和43.28%。为揭示不同处理方式中发挥作用的功能菌属，选取相对丰度前10的菌属进行分析，如图3B所示。在试验开始前，黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度为43.19%，为优势菌属，其次为壤霉菌属（Agromyces)(6.26%）、消化球菌属（Terrisporobacter)(2.49%）和地杆菌属（Pedobacter)(2.48%）。经过35 d的处理，循环组和曝气组的优势菌属为克里斯滕森菌属（Christensenellaceae），相对丰度分别为6.96%和7.64%。静置组中，瘤胃球菌属（Ruminococcaceae)(6.10%）成为优势菌属。本试验中的优势菌属与其他学者的研究存在差异。王青璐等[23]研究表明，污水类型和温度是影响微生物群落结构的主要因素。本试验中的克里斯滕森菌和瘤胃球菌属是典型的肠道微生物，这与试验所用的污水来源符合。另外温度也会影响微生物群落结构的变化，温度降低导致膜的流动性变差，从而抑制微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排除。本试验时段的环境温度为5～18℃，此时中温菌的活性受到抑制，而低温微生物仍具有降解盐类、有机物、表面活性剂等污染物的能力[24]。在废水处理中，常见的低温菌主要为拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门。这与本试验所处的低温环境所得到的优势微生物门类相符。
【参考文献】：
期刊论文
[1]猪粪厌氧发酵消化液回流体系微生物群落结构特征与产气关系研究[J]. 孔德望,张克强,房芳,高文萱,梁军锋,梁雨,杜连柱. 农业环境科学学报. 2018(03)
[2]自然微生物挂膜处理水产养殖废水的效果及微生物群落分析[J]. 蔺凌云,尹文林,潘晓艺,袁雪梅,姚嘉赟,徐洋,王超,沈锦玉. 水生生物学报. 2017(06)
[3]16S rRNA高通量测序研究集雨窖水中微生物群落结构及多样性[J]. 杨浩,张国珍,杨晓妮,武福平,赵炜,张洪伟,张翔. 环境科学. 2017(04)
[4]湿地植物在处理纺织工业废水中的应用及作用机制[J]. 高志勇,谢恒星,刘楠楠,刘史力. 北方园艺. 2016(08)
[5]季节气温变化对潜流人工湿地处理效果的影响[J]. 张彩莹,杜瑞卿,王岩. 环境工程学报. 2016(04)
[6]植物修复农田退水氮、磷污染研究进展[J]. 罗良国,陈崇娟,赵天成,刘汝亮,杨林章. 农业资源与环境学报. 2016(01)
[7]根际氧浓度对水稻产量及其氮素利用的影响[J]. 胡志华,朱练峰,林育炯,胡继杰,张均华,金千瑜. 中国水稻科学. 2015(04)
[8]耐冷亚硝酸盐型反硝化细菌Pseudomonas putida Y-12脱氮特性[J]. 何腾霞,李振轮,徐义. 环境科学学报. 2015(10)
[9]潜流人工湿地对畜禽养殖废水的净化效果[J]. 张彩莹,王岩,王妍艳. 农业工程学报. 2013(17)
[10]北方地区表流人工湿地冬季污水脱氮效果及微生物分布分析[J]. 黄有志,刘永军,熊家晴,王晓昌. 水处理技术. 2013(01)
硕士论文
[1]湿地植物在不同水力条件处理下的净化效果与生长特性研究[D]. 胡碧莹.西南大学 2017
[2]溶解氧水平对富营养化水体底泥氮磷转化影响的研究[D]. 李薇.南京理工大学 2014
[3]水生经济植物浮床在水产养殖废水净化中的应用[D]. 武艳.华东师范大学 2011
本文编号：3506038
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