論文：適于稻作的水處理系統(tǒng)構(gòu)建及運(yùn)行效果

適于稻作的水處理系統(tǒng)構(gòu)建及運(yùn)行效果

高毛林2，陶 玲1,3,4，李曉莉1,3，毛夢(mèng)哲2，陸光全5，李 谷1,3

(1.農(nóng)業(yè)部熱帶亞熱帶水產(chǎn)資源利用與養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所，廣州 510380；2.上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306；3.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，武漢 430223；4.淡水水產(chǎn)健康養(yǎng)殖湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430223；5.湖北清碧水處理科技有限公司，湖北宜昌 443002)

為了處理和資源化利用池塘養(yǎng)殖廢水，結(jié)合生物濾池和水上稻作技術(shù)，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一種適合于水稻種植的水處理系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果表明：在水力負(fù)荷為0.29～0.58 m/d，氣水比為2～4時(shí)都可以獲得比較好的水處理效果。將池塘養(yǎng)殖有機(jī)結(jié)合形成的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，在水力負(fù)荷為0.58 m/d，氣水比為2的條件下，系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖廢水中TAN、TN、TP和CODMn的去除率分別為33.75%～34.31%、59.21%～64.53%、68.43%～73.75%和71.66%～74.37%。與此同時(shí)，水處理系統(tǒng)獲得7 127.01 kg/hm2的水稻產(chǎn)量。由此實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水資源化利用，是一種可持續(xù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖方式，可為我國(guó)漁農(nóng)混作區(qū)池塘養(yǎng)殖廢水的處理和循環(huán)利用提供一種新方法。

養(yǎng)殖廢水；生態(tài)濾池；稻作；水力負(fù)荷；氣水比

傳統(tǒng)池塘集約化養(yǎng)殖過程中，為了提高產(chǎn)量，往往采取高密度、高投餌率、高換水率的養(yǎng)殖方式[1]。由于魚類對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)固有的同化率，未被利用的養(yǎng)分在水體中逐漸積累，致使養(yǎng)殖水質(zhì)惡化[2-4]。同時(shí)，養(yǎng)殖廢水大量排放，還加劇了江河湖庫(kù)的污染程度。因此，有效處理養(yǎng)殖廢水，并對(duì)其中氮、磷等物質(zhì)循環(huán)利用，是實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑之一。

富含氮磷的池塘養(yǎng)殖廢水對(duì)水稻生長(zhǎng)是營(yíng)養(yǎng)來源。通過生物濾池或水稻浮床處理池塘養(yǎng)殖廢水的研究已有報(bào)道[5-6]，而將兩者結(jié)合的研究仍屬空缺。本研究以生態(tài)工程原理為指導(dǎo)，結(jié)合生物濾池和水上稻作技術(shù)，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一種適合于稻作的水處理系統(tǒng)，以期使養(yǎng)殖廢水得到凈化的同時(shí)，通過水稻生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)殖廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行再利用。通過對(duì)該水處理系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化和研究系統(tǒng)凈化效能，以期在兼顧經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的前提下，獲得一種新型水處理工藝。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所窯灣試驗(yàn)場(chǎng)(30°16′ N，112°18′E)，屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，水熱資源豐富，適宜進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖和水稻種植。利用養(yǎng)殖池塘一側(cè)面積約為400 m2的空地，構(gòu)建了用于試驗(yàn)研究的水處理系統(tǒng)。系統(tǒng)于2014年10月建成，2015年5月正式運(yùn)行。

1.2 樣本采集與分析方法

系統(tǒng)進(jìn)水水樣在設(shè)置的進(jìn)水口處采集，出水水樣分3個(gè)時(shí)間段等量采集后混勻?yàn)橐粋€(gè)水樣。分析指標(biāo)包括：1)溫度(T)、溶解氧(DO)、pH值、電導(dǎo)度(EC)(梅特勒-托利多SG9溶解氧測(cè)定儀、哈希HQ30dpH計(jì)、電導(dǎo)儀)；2)總氨氮(TAN，納氏比色法)；3)亞硝氮(NO2--N，N-1-萘基-乙二胺光度法)；4)總氮(TN，過硫酸鉀-紫外分光光度法)；5)總磷(TP，過硫酸鉀消解法)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn，高錳酸鉀法)，各項(xiàng)指標(biāo)均按照國(guó)家環(huán)保部頒發(fā)的《水和廢水檢測(cè)分析方法》[7]進(jìn)行。采樣時(shí)間為2015年6月至10月。

系統(tǒng)內(nèi)的水稻于2015年5月20日栽種，并于2015年10月16日收獲并進(jìn)行考種和測(cè)產(chǎn)，于2015年9月20日對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)同期種植相同品種的常規(guī)稻田產(chǎn)量進(jìn)行考種和測(cè)產(chǎn)。

1.3 系統(tǒng)管理

各養(yǎng)殖池塘日投餌量按草魚體重3%～5%投喂，試驗(yàn)期間僅通過地下水補(bǔ)充蒸發(fā)損失的水分，且不換水，每日8:00 和16:00 巡塘。每晚23:00 至次日05:00 打開微孔增氧機(jī)對(duì)池塘進(jìn)行曝氣增氧。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，分別于6月5日、6月10日和6月15日葉面噴施3‰磷酸二氫鉀和2%尿素混合溶液，于7月5日葉面噴施1% KCl溶液，其余養(yǎng)分由流入水處理系統(tǒng)的養(yǎng)殖廢水中獲得。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用One-way ANOVA檢驗(yàn)不同運(yùn)行參數(shù)下系統(tǒng)凈水效果之間差異性，多重比較選擇LSD(方差齊)或Games-Howell(方差不齊)[8]。采用成組t-test用于檢驗(yàn)水處理系統(tǒng)進(jìn)出水間理化特征差異，不同時(shí)間系統(tǒng)凈化效率差異及水稻產(chǎn)量差異。P<0.05為差異顯著，數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建

水處理系統(tǒng)是以生態(tài)工程原理為指導(dǎo)，結(jié)合生物濾池和水上稻作技術(shù)設(shè)計(jì)而成(見圖1和圖2)。系統(tǒng)主體為長(zhǎng)×寬×深=25 m×17 m×1 m的不透水磚砌體，有效容水體積為209 m3。系統(tǒng)由進(jìn)水端、種植區(qū)和收水端等三部分組成，并配備一個(gè)修飾塘。

圖1 系統(tǒng)組成和工藝流程圖

W1為水處理系統(tǒng)；W2為修飾塘；P1、P2、P3和P4為養(yǎng)殖池塘

圖2 水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.濾池進(jìn)水口；2.楔形配水槽；3、9卵石濾層；4.水稻；5.浮板；6.基質(zhì)；7.多孔收水管；8.微孔曝氣管；10.總收水管；11.溢流管；12.排水溝

進(jìn)水端：進(jìn)水端包括布水槽和卵石濾層組成。經(jīng)集水井初步沉淀過濾的廢水，通過1臺(tái)進(jìn)水提升泵(功率：3～4 kW，揚(yáng)程：30 m)泵入系統(tǒng)進(jìn)水管，進(jìn)水管前方設(shè)置有楔形配水槽，緊貼配水槽鋪設(shè)有深0.9 m、粒徑8～15 cm卵石濾層。廢水經(jīng)布水槽流入系統(tǒng)，卵石層起到再過濾作用。

種植區(qū)：種植區(qū)底部鋪設(shè)30 cm厚，粒徑1～2 cm，空隙率為0.4的輕質(zhì)陶粒，基質(zhì)底部均勻安裝有6根PVC多孔收水管(孔徑0.6 cm)，管內(nèi)內(nèi)置納米微孔曝氣管，長(zhǎng)度與多孔PVC管相當(dāng)，由1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)(功率：0.75 kW；出氣量：110 m3/h)連接進(jìn)行底部曝氣。水面安放尺寸為0.5 m×0.5 m×0.08 m的輕質(zhì)陶粒浮板，該浮板具有適應(yīng)微生物生長(zhǎng)和強(qiáng)化系統(tǒng)胞外酶雙重特性[6]。每塊浮板上留有4個(gè)孔徑為10 cm的栽培孔，通過栽種盤種植水稻，栽種密度為9.24株/m2，浮板覆蓋率為57.8%。

收水端：收水端由卵石濾層及鋪設(shè)在下方的收水管加排水溝組成。收水端鋪設(shè)有0.9 m厚、粒徑8～15 cm卵石濾層，底部安裝有總收水管，并與多孔收水管連接，總收水管與溢流管通，溢流管位于池壁外側(cè)排水溝中，經(jīng)處理后的水經(jīng)排水溝流入修飾塘。

修飾塘：主體為長(zhǎng)×寬×深=17 m×10 m×1 m的磚塊混凝土結(jié)構(gòu)，四周斜壁由下到上分別鋪設(shè)4 mm厚植絨土工膜、200 mm厚砂墊層和60 mm厚植草砼塊。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行條件優(yōu)化

2.2.1 水力負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)凈水效果的影響

進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)期間的系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)見表1。在設(shè)置系統(tǒng)氣水比為1的條件下[9]，研究了0.29，0.39，0.58和1.16 m/d等四種不同水力負(fù)荷下系統(tǒng)凈化效果，以探討水力負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)凈化效果的影響。

表1 實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

如圖3(a)所示，水力負(fù)荷為0.58 m/d時(shí)，系統(tǒng)對(duì)TAN去除率最高，為27.32%，當(dāng)水力負(fù)荷增加和減小時(shí)，去除率均下降。如圖3(b)所示，水力負(fù)荷為0.29 m/d時(shí)，TN去除率最大，為44.21%。隨著水力負(fù)荷的增加，TN去除率逐漸下降。當(dāng)水力負(fù)荷為1.16 m/d時(shí)，系統(tǒng)對(duì)TN去除率最低，為34.36%。如圖3(c)所示，在水力負(fù)荷為0.29～1.16 m/d時(shí)，系統(tǒng)對(duì)TP的去除率為56.68%～59.43%，當(dāng)水力負(fù)荷為0.39 m/d，系統(tǒng)對(duì)TP的去除率最大，達(dá)到59.43%。如圖3(d)所示，水力負(fù)荷在0.29～0.58 m/d，系統(tǒng)對(duì)CODMn去除率為72.14%～77.97%，當(dāng)水力負(fù)荷為0.39 m/d時(shí)，CODMn去除率最高，達(dá)到77.97%，當(dāng)水力負(fù)荷上升至1.16 m/d后，去除率最低，為59.00%(P<0.05)。

以上試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)水力負(fù)荷為0.29～0.58 m/d時(shí)，系統(tǒng)凈化效果較好。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最大水處理量，建議將水力負(fù)荷控制在0.58 m/d左右。在此條件下，系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖廢水中TAN、TN、TP和CODMn的去除率分別可達(dá)到27.32%、43.38%、58.13%和72.14%。

2.2.2 氣水比對(duì)系統(tǒng)凈水效果的影響

氣水比也是影響系統(tǒng)凈水效果的重要因素，在設(shè)置系統(tǒng)水力負(fù)荷為0.58 m/d條件下，分別考察了0.5，1，2，3和4五種氣水比條件下系統(tǒng)凈化效果。

如圖4(a)所示，隨著氣水比的增加，TAN的去除率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)氣水比為1～2時(shí)，去除率顯著上升，當(dāng)氣水比為4時(shí)，系統(tǒng)對(duì)TAN有最高去除率，為42.89%。如圖4(b)所示，當(dāng)氣水比在0.5～2時(shí)，系統(tǒng)對(duì)TN的去除率顯著上升，當(dāng)氣水比在2～4時(shí)， TN去除效果最好，去除率為61.83%～63.39%。如圖4(c)所示，當(dāng)氣水比為2時(shí)，系統(tǒng)對(duì)TP的去除效果最好，最高去除率為77.36%，當(dāng)氣水比增加和減小時(shí)，去除率下降。如圖4(d)所示，隨著氣水比的增加，系統(tǒng)對(duì)CODMn的去除效率呈先上升后降低趨勢(shì)，氣水比為2時(shí)，CODMn的去除效果最好，最高去除率為81.01%，當(dāng)氣水比增加和減小時(shí)，去除率顯著下降(P<0.05)。

以上試驗(yàn)結(jié)果表明，在水力負(fù)荷為0.58 m/d，氣水比為2～4時(shí)，系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖廢水具有較好的處理效果。從節(jié)能角度出發(fā)，建議將氣水比設(shè)置為2，此時(shí)系統(tǒng)對(duì)TP和CODMn有最大去除率，分別為77.36%和81.01%，對(duì)TAN和TN的去除率分別為39.60%和62.26%。

圖3 水力負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)凈化效果的影響

2.3 系統(tǒng)凈水效果

通過將該水處理系統(tǒng)與養(yǎng)殖池塘相結(jié)合，處理池塘養(yǎng)殖廢水并回用到養(yǎng)殖池塘，使養(yǎng)殖廢水得到循環(huán)利用。將系統(tǒng)水力負(fù)荷設(shè)置為0.58 m/d，氣水比為2的條件下運(yùn)行，考察該水處理系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖池塘廢水的循環(huán)利用效果。

由表2可知，系統(tǒng)出水的pH值、DO與進(jìn)水相比明顯降低，出水pH值在7.18～7.42，符合漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)[10]。但系統(tǒng)出水DO水平較低，為1.09～1.12 mg/L。但經(jīng)過在修飾塘和水道中跌水增氧和曝氣后，DO增加至4.49 mg/L，可滿足池塘養(yǎng)殖要求。

由表3可知，在整個(gè)運(yùn)行階段，系統(tǒng)對(duì)TAN和TN的去除率分別為33.75%～34.21%和59.21%～64.53%，隨著養(yǎng)殖進(jìn)行，系統(tǒng)對(duì)TAN和TN的面積去除率逐漸上升。另外，本試驗(yàn)對(duì)象是一個(gè)新建的系統(tǒng)，運(yùn)行初期系統(tǒng)內(nèi)部的微生物種群結(jié)構(gòu)功能以及植物生長(zhǎng)都處于發(fā)展階段，所以對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化率不會(huì)太高，隨著溫度升高，濕地植物快速生長(zhǎng)，系統(tǒng)內(nèi)部微生物群落結(jié)構(gòu)逐漸完善，對(duì)污染物的去除效率逐漸提高[11]。系統(tǒng)運(yùn)行初期就對(duì)TP有很好去除效果，平均去除率為68.43%，

圖4 氣水比對(duì)系統(tǒng)凈化效果的影響

時(shí)間DO/(mg/L)pHT/℃TAN/(mg/L)TN/(mg/L)TP/(mg/L)CODMn/(mg/L)7～8月進(jìn)水3.30±1.13*8.13±0.33*29.90±0.56*0.93±0.08**7.00±2.27*1.09±0.02***21.12±3.37**出水1.12±0.277.42±0.1028.33±0.330.61±0.042.45±0.760.35±0.086.02±1.799～10月進(jìn)水2.70±0.95*7.54±0.3221.83±3.561.11±0.15**12.52±1.12**1.42±0.84*22.92±4.79**出水1.09±0.227.18±0.1121.15±4.050.73±0.115.08±0.460.33±0.135.85±1.58

注：系統(tǒng)每月進(jìn)出水間理化參數(shù)的顯著差異用星號(hào)標(biāo)出；*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001。

表3 水處理系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖廢水的處理效果

注：各組之間不同字母標(biāo)注表示存在顯著差異。

隨著養(yǎng)殖的進(jìn)行，養(yǎng)殖廢水中磷素負(fù)荷增加(見表2)，系統(tǒng)對(duì)TP的去除率上升，在9～10月平均去除率為73.75%。系統(tǒng)對(duì)來自養(yǎng)殖池塘廢水中的CODMn去除率為71.66%～74.37%，面積去除率為7.44～12.02 g/(m2·d)，表明系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖廢水中CODMn有很強(qiáng)的去除能力。

2.4 水稻生長(zhǎng)效果

由表4可知，凈化系統(tǒng)中浮板上栽種的水稻單產(chǎn)為7 127.01 kg/hm2，與同時(shí)期栽種于稻田中的水稻相比減產(chǎn)23.02%。水稻是需肥較多的作物，一般條件下，每生產(chǎn)100 kg稻谷需吸收氮1.8～2.5 kg，磷0.9～1.2 kg，鉀2.1～3.3 kg，氮、磷、鉀比例約為2∶1∶2.5[12]。在池塘養(yǎng)殖廢水中，氮、磷含量一般為0.85～7.78 mg/L和0.07～1.17 mg/L，而鉀離子含量普遍偏低，約為0.001 5～0.001 8 mg/L[13]，難以滿足水稻正常生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需求。由表4可知，濕地中水稻有效穗個(gè)數(shù)與大田相當(dāng)，但穗長(zhǎng)較短，且在生長(zhǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，水稻下部葉片葉邊變黃，葉脈出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn)，屬于典型的缺鉀癥狀[14]，這說明在只噴葉面肥的條件下池塘的養(yǎng)殖水營(yíng)養(yǎng)不能滿足水稻的正常生長(zhǎng)。因此，要想提升水稻產(chǎn)量，還需適當(dāng)增加鉀肥噴施頻率。在實(shí)驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn)，相比于稻田，浮板上種植的水稻生育期延遲約45 d，延時(shí)30 d進(jìn)入黃熟期。這可能與系統(tǒng)用于池塘廢水凈化長(zhǎng)期保持較高水位有關(guān)。因此，在本系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在水稻進(jìn)入灌漿期后，應(yīng)采用干濕交替的運(yùn)行方法，適當(dāng)降低系統(tǒng)水位或排空，滿足水稻根系正常生長(zhǎng)的要求，促進(jìn)高產(chǎn)。另外，水稻收獲時(shí)，首先對(duì)水稻莖上部分進(jìn)行收割，再將其根部連同栽培盤移出系統(tǒng)，并對(duì)栽培盤進(jìn)行回收。收割當(dāng)日將系統(tǒng)排空閑置，防止水稻根部吸附的顆粒物因水體擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)。

表4 水稻考種指標(biāo)

注：各組之間不同字母標(biāo)注表示存在顯著差異。

3 討論

水處理系統(tǒng)凈化效果受水力負(fù)荷影響較大，有研究表明，系統(tǒng)對(duì)氮和有機(jī)物的去除效果隨水力負(fù)荷的增加而減小[15-16]。本研究中，隨著水力負(fù)荷增加，系統(tǒng)對(duì)廢水中總氮和有機(jī)物的去除率總體呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)樗ω?fù)荷增加，水力停留時(shí)間較短，微生物對(duì)氮和有機(jī)物的接觸反應(yīng)不充分，降低了系統(tǒng)的凈水效果。有研究指出，養(yǎng)殖廢水中30%～84%的磷素與懸浮固體物質(zhì)結(jié)合[17]，多孔的陶?；|(zhì)能有效地對(duì)顆粒狀態(tài)磷進(jìn)行截留，且吸附作用相對(duì)較快[18]。本研究中，水力負(fù)荷增加后，系統(tǒng)對(duì)磷素去除效果影響很小，在試驗(yàn)所采用的水力負(fù)荷范圍內(nèi)，由于進(jìn)水磷負(fù)荷較低，在基質(zhì)吸附的范圍內(nèi)，適當(dāng)提高水力負(fù)荷能夠提高系統(tǒng)對(duì)磷素的去除效果。

在傳統(tǒng)的生物脫氮工藝中，好氧區(qū)和缺氧區(qū)相對(duì)獨(dú)立，硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)往往會(huì)在不同的反應(yīng)器中進(jìn)行[19]。有研究表明，生物濾池對(duì)污染物去除能力與曝氣強(qiáng)度有直接相關(guān)關(guān)系[20-22]，通過控制氣水比，在濾池內(nèi)部同時(shí)形成好氧、厭氧和缺氧區(qū)域，即可實(shí)現(xiàn)同步完成硝化和反硝化脫氮[23]。本研究中，當(dāng)氣水比由0.5～1上升至2～3，系統(tǒng)對(duì)氮素的去除率顯著上升，當(dāng)氣水比繼續(xù)上升時(shí)，去除率沒有顯著提升。這是因?yàn)橄趸磻?yīng)強(qiáng)度是氮素去除的主要限制因素[24]，氣水比偏低會(huì)限制系統(tǒng)內(nèi)部DO水平，抑制硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)和活性，不利于氮素的去除；而受碳源的限制，氣水比過高時(shí)，系統(tǒng)對(duì)氮素的去除效果沒有顯著上升。許多研究揭示出生物濾池主要通過基質(zhì)吸附和微生物攝取轉(zhuǎn)化以達(dá)到除磷的目的[25]。本研究中，較低的氣水比造成凈化系統(tǒng)的局部缺氧，限制了聚磷菌對(duì)磷的過量攝取作用，此時(shí)對(duì)磷素的去除主要通過基質(zhì)的吸附作用，去除率不高；當(dāng)氣水比逐漸上升時(shí)，濕地中DO升高，促進(jìn)了聚磷菌對(duì)磷的過量攝取作用[26]，去除率上升；當(dāng)繼續(xù)提高氣水比時(shí)，氣流會(huì)對(duì)基質(zhì)產(chǎn)生一定的沖刷，導(dǎo)致其表面磷酸根沉淀物的脫離，降低對(duì)磷的去除效果，并造成電能的浪費(fèi)。馬劍敏等[27]在對(duì)人工濕地處理混合污水的研究中發(fā)現(xiàn)，曝氣強(qiáng)度與有機(jī)物的去除效果顯著相關(guān)。曝氣生物濾池處理城市生活污水的研究結(jié)果表明，氣水比較小時(shí)，濾池中DO較低，污水中一部分還原性物質(zhì)未能被降解；而當(dāng)氣水比過高，較大的氣流會(huì)破壞基質(zhì)中的生物膜結(jié)構(gòu)，甚至引起脫落，使其對(duì)有機(jī)物的去除率下降[28]，這可能也是本研究中氣水比為2時(shí)達(dá)到最高去除效率的原因。

Boyd[29]最早證明了水生維管束植物對(duì)污水中礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物的凈化能力。目前人工濕地選用的植物通常為鳶尾、菖蒲、再力花等，這些植物一般為生物量大、根系發(fā)達(dá)的常綠植物，但經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，一定程度上影響人工濕地推廣應(yīng)用。本試驗(yàn)構(gòu)建的凈化系統(tǒng)中種植的植物改為水稻，使凈化系統(tǒng)在滿足水質(zhì)凈化要求的同時(shí)，收獲水稻并創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，不存在修復(fù)植物收獲后難以二次利用的問題，適宜在漁農(nóng)混作區(qū)推廣應(yīng)用。有研究表明，水芹菜、多花黑麥草以及大蒜植物濾床在冬季低溫條件下對(duì)水體氮磷的去除率均達(dá)到30%以上[30]，水雍菜具有較強(qiáng)的氮磷吸收能力且可進(jìn)行多次收割。因此，在水稻收割后，可以繼續(xù)栽種水芹菜等耐低溫作物，還可根據(jù)南北氣候差異、季節(jié)變化以及銷售前景栽種適宜的植物，充分利用該系統(tǒng)的特性，帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

近6個(gè)月的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果表明，本系統(tǒng)對(duì)池塘養(yǎng)殖廢水的凈化效果明顯，系統(tǒng)出水中TAN、TN、TP和CODMn濃度顯著降低。同時(shí)，本系統(tǒng)除需要水泵和鼓風(fēng)機(jī)外，不再需要其它機(jī)械設(shè)備，系統(tǒng)運(yùn)行能耗較低，維護(hù)管理方便。在實(shí)際推廣應(yīng)用中，可以利用池塘邊空地構(gòu)建水處理系統(tǒng)，節(jié)約土地資源，還可以通過竹筏、泡沫板等浮水材料代替陶粒浮板的使用，降低建設(shè)成本。因此，在我國(guó)加快漁業(yè)轉(zhuǎn)方式的背景下，這種適合稻作的水處理系統(tǒng)兼具經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

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