養(yǎng)殖廢水為畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的尿液、糞便及圍欄沖洗水, 由于一般工藝無(wú)法低成本、高效率去除其中的污染物, 畜禽廢水的治理已經(jīng)成為養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)良性發(fā)展的瓶頸.人工濕地集中凈化養(yǎng)殖廢水有諸多優(yōu)勢(shì), 解決了工業(yè)化處理模式運(yùn)行成本高等缺陷.但是隨著養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展, 養(yǎng)殖規(guī)模逐漸擴(kuò)大, 其有機(jī)物含量較高, COD、NH4+-N及SS質(zhì)量濃度高達(dá)5 000~10 000、1~500及1 000~5 000 mg ·L-1等, 養(yǎng)殖廢水原液直接排入人工濕地會(huì)導(dǎo)致植物死亡, 去除效率低等現(xiàn)象, 如何使養(yǎng)殖廢水經(jīng)過(guò)前期生態(tài)處理, 使出水達(dá)到濕地植物耐受范圍的研究較少.此外, 冬季濕地系統(tǒng)中多數(shù)植物停止生長(zhǎng)甚至死亡, 導(dǎo)致人工濕地的凈化能力降低.因此采用耐受低溫環(huán)境的前期生態(tài)處理, 有助于彌補(bǔ)冬季濕地植物的不足.

　　結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)養(yǎng)殖廢水處理研究, 發(fā)現(xiàn)基質(zhì)填料是污染物凈化的功能主體, 是生態(tài)治理的重要環(huán)節(jié).傳統(tǒng)基質(zhì)材料價(jià)格低、易獲取, 但有機(jī)物的累積會(huì)導(dǎo)致濕地基質(zhì)堵塞, 影響基質(zhì)材料對(duì)磷的吸附能力, 增加后期管理與維護(hù)成本, 令廣大養(yǎng)殖戶難以接受.同時(shí), 許多研究表明, 向基質(zhì)池投加不同類型的液體有機(jī)碳源如甲醇、乙醇或乙酸等, 可為反硝化提供碳源.但與液態(tài)碳源相比, 固體有機(jī)物質(zhì)可以避免反硝化過(guò)程碳源過(guò)量或不足量的問(wèn)題, 易于控制劑量且價(jià)格低廉.如Liu等的研究發(fā)現(xiàn), 聚(丁二酸丁二醇酯)/竹粉(PBS/BP)作為碳源可有效去除循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中硝酸鹽, 且沒(méi)有亞硝酸鹽和低氨積累, 同時(shí)添加竹粉可降低經(jīng)濟(jì)成本.而針對(duì)農(nóng)村地區(qū)高負(fù)荷畜禽養(yǎng)殖廢水的C/N比較低的情況, 來(lái)源廣、成本低的農(nóng)作物秸稈可作為基質(zhì)材料的首選.雖然秸稈高溫煅燒而成的生物炭具有較優(yōu)的吸附性能, 可用于污水處理并有降低污水中的氨氮和磷酸鹽的作用, 在短時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到很好去除效果, 其作用原理主要在于其疏松多孔的生物質(zhì)炭結(jié)構(gòu)易于促進(jìn)微生物的大量繁殖, 但是由于有機(jī)碳源不足縮短了基質(zhì)材料的使用與更換周期, 因此生物炭更適合與濕地植物搭配填充促進(jìn)植物根系生長(zhǎng).玉米稈、稻草與麥秸等木質(zhì)纖維類物質(zhì), 纖維素、木質(zhì)素和半纖維素, 纖維素所占比例最大, 約為40%, 這3種成分的質(zhì)量占植物纖維質(zhì)原料總質(zhì)量的80%~95%.因此, 未加工的玉米稈、稻草、麥秸、蘆葦、軟硬木材等生物基質(zhì)材料也可在微生物的作用下轉(zhuǎn)化, 釋放出單糖為反硝化提供碳源, 還可作為基質(zhì)填料中微生物生長(zhǎng)的載體提升脫氮效率, 并且滲透系數(shù)高.同時(shí), 作物秸稈與水生植物莖葉類似, 其表面的附著層為反硝化作用提供了微環(huán)境和物質(zhì)基礎(chǔ).

　　因此, 選用作物秸稈作為基質(zhì)池填料的前期生態(tài)處理既能滿足廣大養(yǎng)殖戶對(duì)污水治理的需求, 又能降低管理難度.李裕元等的研究發(fā)現(xiàn), 稻草對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)廢棄物中N、P和COD有極好的處理效果, 在長(zhǎng)江中下游廣大亞熱帶地區(qū)有很好地推廣應(yīng)用前景.南北方地區(qū)耕地類型存在差異, 主要農(nóng)作物不盡相同.為了就地取材, 降低成本, 現(xiàn)研究比較三大糧食作物秸稈——稻草、麥秸和玉米稈對(duì)養(yǎng)殖廢水處理效果及基質(zhì)材料降解過(guò)程, 以期為秸稈應(yīng)用于養(yǎng)殖廢水處理提供科學(xué)依據(jù), 并對(duì)減少農(nóng)副產(chǎn)品對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染具有重要的科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值.

　　1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

　　野外控制實(shí)驗(yàn)位于湖南省長(zhǎng)沙縣金井鎮(zhèn)(112°56′~113°30′E、27°55′~28°40′N), 實(shí)驗(yàn)小區(qū)地處典型亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū).年平均氣溫17.5℃, 氣溫在-5.2~40.1℃范圍內(nèi), 無(wú)霜期274 d.降水集中于4~10月, 多年降雨量在1 200~1 500 mm.

　　1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　實(shí)驗(yàn)小區(qū)設(shè)置4個(gè)處理, 稻草、麥秸、玉米稈與空白對(duì)照, 各處理由3個(gè)同等大小基質(zhì)池串聯(lián)(長(zhǎng)×寬×深：100 cm×50 cm×50 cm)組成, 每級(jí)基質(zhì)池內(nèi)填充12.5 kg大小均勻風(fēng)干處理的作物秸稈, 每個(gè)處理3次重復(fù)(空白對(duì)照設(shè)置兩個(gè)重復(fù)).進(jìn)水由蠕動(dòng)泵連續(xù)泵入基質(zhì)池內(nèi), 水力停留時(shí)間為7 d(圖 1).實(shí)驗(yàn)觀測(cè)于2017年9月開(kāi)始, 2018年3月結(jié)束.

　　圖 1

 圖 1 實(shí)驗(yàn)小區(qū)示意

　　1.3 實(shí)驗(yàn)材料

　　稻草、玉米稈取自中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)沙農(nóng)業(yè)環(huán)境站附近牛場(chǎng), 并從河南省開(kāi)封市采購(gòu)麥秸, 3種秸稈常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成份含量見(jiàn)表 1.

　　表 1 秸稈常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成份含量/g ·kg-1 

　　本實(shí)驗(yàn)進(jìn)水取自白沙鄉(xiāng)大花養(yǎng)豬場(chǎng)經(jīng)過(guò)厭氧處理的沼液廢水, 水質(zhì)具有一定的波動(dòng)性, 各主要污染物成分(COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP)質(zhì)量濃度變化范圍分別為1454.49~1851.17、308.73~433.89、259.81~347.21、0.40~1.27和53.17~77.27 mg ·L-1.

 　　1.4 樣品采集與分析

1.4.1 養(yǎng)殖廢水的采集與分析

　　每周收集基質(zhì)池進(jìn)水和出水的水樣各200 mL.取100 mL左右的水樣進(jìn)行離心, 取上清液放入干凈的采樣瓶中, 用于NO3--N和NH4+-N的測(cè)定, 剩余的水樣(未離心的水樣)用于COD、總氮、總磷的測(cè)定.分析測(cè)定指標(biāo)包括：pH、溫度(T)、氧化還原電位(Eh)、溶解氧(DO)、NH4+-N、NO3--N、TN、TP和COD.物理指標(biāo)(pH、T、Eh和DO)用便攜式DO測(cè)定儀對(duì)每次進(jìn)水前的進(jìn)水和收集后的瞬時(shí)出水進(jìn)行測(cè)量, 水樣中NH4+-N的濃度直接用流動(dòng)注射儀(AA3, 德國(guó)SEAL公司)測(cè)定; TN濃度采用堿性過(guò)硫酸鉀消解-流動(dòng)注射儀法(GB11894-89); TP濃度測(cè)定采用過(guò)硫酸鉀消解-鉬酸銨分光光度法(GB 11893-89); COD濃度測(cè)定采用重鉻酸鹽法(GB 11914-89).

　　1.4.2 基質(zhì)材料的采集與分析

　　基質(zhì)材料樣品每月采集一次.總計(jì)采集7次(含背景值), 共165個(gè)樣品.取預(yù)先填埋于基質(zhì)池中的白色尼龍網(wǎng)袋, 清洗后放于信封袋內(nèi), 于105℃烘箱中殺青30 min, 然后于80℃下烘至恒重, 稱干重.將剩余樣品研磨、過(guò)篩(40目)處理后裝于自封袋保存.進(jìn)行纖維素、木質(zhì)素、半纖維素的測(cè)量.使用FT12自動(dòng)纖維分析儀, 采用中性、酸性洗滌纖維測(cè)定步驟.后經(jīng)72%硫酸溶液浸泡, 除去酸性洗滌木質(zhì)素, 置于550℃馬弗爐中灰化3h得到粗灰分.

　　1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

1.5.1 水質(zhì)指標(biāo)計(jì)算方法

　　各污染指標(biāo)去除率(r)、進(jìn)水負(fù)荷(m0)、出水負(fù)荷(m1)及去除負(fù)荷(p)分別采用如下公式計(jì)算：

(1) (2) (3) (4)

　　式中, c1和c2為基質(zhì)池進(jìn), 出水濃度(mg ·L-1); Q為基質(zhì)池進(jìn)水流量(L ·d-1).

　　1.5.2 纖維素、木質(zhì)素和半纖維素含量計(jì)算方法

　　通過(guò)中性、酸性洗滌纖維質(zhì)量間接計(jì)算纖維素、半纖維素及酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)含量.中性洗滌纖維(NDF)包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素(ADL)、硅酸鹽, 酸性洗滌纖維(ADF)包括纖維素、木質(zhì)素、硅酸鹽.各纖維成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算公式如下：

(5) (6) (7) (8) (9)

　　式中, m1為纖維袋和NDF的質(zhì)量(g); m2為纖維袋的質(zhì)量(g); m為樣本質(zhì)量(g); m3為纖維袋重和ADF的質(zhì)量(g); CZ為經(jīng)72% H2SO4處理后的殘?jiān)�的質(zhì)量(g); 粗灰分為馬弗爐灼燒后殘余物質(zhì)量(g).

　　1.5.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

　　采用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)分析, OriginPro 8作圖, 并用SPSS 19進(jìn)行one-way ANOVA單因素方差分析, 在顯著性水平P < 0.05或0.01下表示差異顯著.水樣數(shù)據(jù)及基質(zhì)材料樣品均在重復(fù)實(shí)驗(yàn)中取平均值與標(biāo)準(zhǔn)差.

　　2 結(jié)果與討論

2.1 3種基質(zhì)材料去除效果分析

　　經(jīng)基質(zhì)池處理后出水COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP質(zhì)量濃度分別下降到1115.78~1146.01、223.36~263.99、167.08~200.12、0.34~0.41和43.67~47.51 mg ·L-1均低于對(duì)照處理, 對(duì)照組出水COD、TN、NH4+-N、NO3--N與TP質(zhì)量濃度分別為(1459.2±150.9)、(306.9±27.6)、(251.3±13.7)、(0.59±0.12)和(62.8±12.8) mg ·L-1.經(jīng)基質(zhì)池處理后, 廢水濃度降至綠狐尾藻人工濕地耐受范圍, 適宜綠狐尾藻生長(zhǎng)以便其資源化利用[16].

　　從圖 2~6可以看出, 實(shí)驗(yàn)開(kāi)展后0~5周不同基質(zhì)材料對(duì)不同污染物的去除差異不大, 這有可能跟基質(zhì)材料剛投加到廢水中, 各基質(zhì)材料表面附著微生物需馴化一段時(shí)間有關(guān).總體上, 稻草對(duì)COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP質(zhì)量濃度分別降低到(1 115.78±161.28)、(226.77±46.80)、(171.39±31.56)、(0.41±0.16)和(43.75±10.41)mg ·L-1, 麥秸對(duì)COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP質(zhì)量濃度分別降至(1 146.01±218.59)、(223.36±50.88)、(167.08±39.91)、(0.30±0.13)和(43.67±9.05)mg ·L-1, 玉米稈對(duì)COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP質(zhì)量濃度分別處理至(1 124.86±161.66)、(263.99±50.52)、(200.12±34.75)、(0.34±0.10)和(47.51±9.93)mg ·L-1.

　　圖 2基質(zhì)池COD進(jìn)出水濃度及去除率動(dòng)態(tài)變化

　　圖 4基質(zhì)池NH4+-N進(jìn)出水濃度及去除率動(dòng)態(tài)變化

 

 

 

　　實(shí)驗(yàn)5周后, 稻草及麥秸對(duì)污染物去除率呈現(xiàn)升高-降低-平穩(wěn)下降的變化趨勢(shì), 11~12月處理效率逐漸升高達(dá)到極大值.玉米稈對(duì)NH4+-N、TN和TP去除率緩慢增長(zhǎng), 這有可能與材料表面性質(zhì)及木質(zhì)素、纖維素分解效率等相關(guān).從植物學(xué)的角度分析, 玉米稈的外皮部, 木質(zhì)素含量最高, 韌皮堅(jiān)硬, 外皮部分細(xì)胞壁木質(zhì)化程度較高, 需要更充分的時(shí)間用于微生物的繁殖與纖維素的分解, 因此玉米稈對(duì)污染物去除率在12月前后達(dá)到極大值.進(jìn)入12月后期受溫度影響去除率大幅下降.次年3月溫度回升后去除率趨于穩(wěn)定.具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　經(jīng)過(guò)6個(gè)月實(shí)驗(yàn)周期, 秸稈材料作為基質(zhì)材料處理高濃度養(yǎng)殖廢水效果明顯, 麥秸對(duì)COD、TN、NH4+、NO3-和TP平均去除率分別為32.1%、40.9%、42.2%、38%和33.3%;稻草對(duì)COD、TN、NH4+、NO3-和TP平均去除率分別為30.8%、39.7%、43.4%、40.7%和32.7%;玉米稈對(duì)COD、TN、NH4+、NO3-和TP平均去除率分別為31.6%、28.8%、41.7%、31.56%和27.1%, 而對(duì)照組對(duì)COD、TN、NH4+、NO3-和TP平均去除率分別為12.25%、13.55%、11.96%、16.40%和11.26%.自然條件下未添加秸稈材料的對(duì)照組, 底泥微生物參與硝化反硝化作用, 且存在氨揮發(fā)可少量去除污染物.不同秸稈生物基質(zhì)材料對(duì)TN和TP的去除能力大小為麥秸>稻草>玉米, 氨氮的去除能力為稻草>麥秸>玉米稈, 而對(duì)COD的去除能力則為麥秸>玉米稈>稻草.

　　2.2 生物基質(zhì)池逐級(jí)去除效率分析

　　各級(jí)基質(zhì)池對(duì)污染物去除均有貢獻(xiàn). NH4+-N、TN與TP質(zhì)量濃度總體呈遞減趨勢(shì), NH4+-N、COD與TN在一級(jí)基質(zhì)池遞減量最大, 占遞減量的58.5%、65.5%和63.2%; TP、NO3--N占總遞減量的65.6%、74.7%.由于麥秸、稻草、玉米稈三者均為作物秸稈, 短期內(nèi)3種秸稈材料在一級(jí), 二級(jí)基質(zhì)池內(nèi)的處理效果存在差異但不顯著, 而在前兩級(jí)處理效果的基礎(chǔ)上, 廢水經(jīng)第三級(jí)基質(zhì)池時(shí)產(chǎn)生顯著差異, 見(jiàn)圖 7.添加生物基質(zhì)材料對(duì)養(yǎng)殖廢水有較好的去除效果.隨時(shí)間變化, 受環(huán)境因素及生物基質(zhì)材料自身變化的影響, 稻草材料對(duì)各指標(biāo)去除效果的變化幅度最大.

　　圖 7

 圖 7 生物基質(zhì)材料去除率逐級(jí)差異性分析

　　2.3 污染物去除效果與環(huán)境因子間相關(guān)性分析

　　基質(zhì)池系統(tǒng)中pH、Eh及DO的變化特征見(jiàn)圖 8.本實(shí)驗(yàn)期間, 養(yǎng)殖廢水流經(jīng)基質(zhì)池過(guò)程中Eh和DO的變化范圍為-37.4~-29.3 mV和0.04~0.17 mg ·L-1, 兩者均表現(xiàn)出隨梯級(jí)的增加而不斷上升的變化趨勢(shì).廢水流經(jīng)基質(zhì)池前后DO < 0.2 mg ·L-1, 長(zhǎng)期處于厭氧條件, 經(jīng)基質(zhì)池處理后, 廢水中溶解氧逐漸增加.系統(tǒng)中pH值的變化范圍為7.05~7.74, 呈弱堿性條件.隨著濕地梯級(jí)的增加緩慢降低.各級(jí)基質(zhì)池Eh、pH及DO差異顯著(P < 0.05).將水體TN、TP去除效果與水環(huán)境因子(pH、Eh及DO)進(jìn)行Pearson分析(表 2), 結(jié)果表明養(yǎng)殖廢水污染物去除效率受Eh值、DO濃度影響較大, TN和NH4+-N去除率均與DO呈正相關(guān)(P < 0.01), 與Eh、pH負(fù)相關(guān)(P < 0.01).說(shuō)明DO是影響其去除效果的重要因素.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 水中的溶解氧質(zhì)量濃度不高于0.3 mg ·L-1.徐偉鋒等的研究表明, 當(dāng)人工濕地基質(zhì)內(nèi)的溶解氧小于2 mg ·L-1時(shí), 有利于污水中硝態(tài)氮的去除. Liu等的研究也發(fā)現(xiàn)高DO能提高濕地系統(tǒng)中NH4+-N的去除率.由于當(dāng)濕地系統(tǒng)中DO濃度增加時(shí), 好氧硝化細(xì)菌的硝化速率增強(qiáng), 進(jìn)而有更多的NH4+-N被氧化, 濕地系統(tǒng)中TN去除率隨之增高.

　　圖 8

 圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=6) 圖 8 主要水質(zhì)理化指標(biāo)分析

　　表 2 生物基質(zhì)材料去除效果與環(huán)境因子間相關(guān)性分析

　　養(yǎng)殖廢水濕地TN、TP濃度與Eh、DO顯著負(fù)相關(guān)(P < 0.01), 與pH顯著正相關(guān)(P < 0.01).趙發(fā)敏等的研究表明當(dāng)pH值大于7或小于5時(shí), 氨氮的去除率迅速下降, pH值對(duì)吸附除磷的影響不明顯, 基本上與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致.溫度對(duì)吸附除磷的影響表明, 在35℃時(shí), 達(dá)到吸附平衡后最優(yōu).盡管基質(zhì)池內(nèi)溶解氧質(zhì)量濃度低至0.05~0.21 mg ·L-1, 此時(shí)對(duì)聚磷菌釋磷過(guò)程仍有抑制作用.聚磷菌厭氧釋磷、好氧吸磷, 溶氧含量過(guò)低也抑制了好氧吸磷的進(jìn)程.溫度與各污染物去除效率相關(guān)性較弱是由于秸稈材料投加正值夏季高溫期, 高溫條件會(huì)抑制人工濕地對(duì)污染物的去除; Zhang等的研究指出, 硝化反硝化是濕地系統(tǒng)N去除的主要途徑, 而高溫(>30℃)則抑制反硝化速率, 從而降低濕地對(duì)N的去除.投加前期各污染物去除效率隨纖維素的分解而緩慢上升, 但同時(shí)溫度的上升削弱了秸稈材料硝化反硝化作用.總體上, 生物基質(zhì)材料對(duì)氮磷去除效率較為穩(wěn)定.

　　2.4 降解周期比較與分析

2.4.1 生物基質(zhì)材料木質(zhì)素、纖維素及半纖維素含量變化分析

　　從圖 9可以看出, 各基質(zhì)材料干物質(zhì)、木質(zhì)素、纖維素與半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化.稻草、麥秸與玉米稈中干物質(zhì)由初始的86.33%、83.48%和81.05%降至20.62~28.79%、30.75~37.55%和38.78~47.07%.同級(jí)基質(zhì)材料纖維素降解分解速率要高于木質(zhì)素及半纖維素.纖維素及半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)前期下降較快, 4~5個(gè)月后趨于平緩.且隨秸稈分解, 各處理間差值逐漸變大.實(shí)驗(yàn)運(yùn)行6個(gè)月時(shí)稻草、麥秸、玉米稈中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別由初始時(shí)的：稻草7.57%、35.2%、15.6%下降至3.3%~5.78%、12.3%~13.7%、4.9%~5.8%;麥秸7.8%、35.5%、16.1%下降至6%~7.2%、13.5%~17.6%、4.4%~5.9%;玉米稈8.5%、35%、15.7%下降至6.8%~7.4%、15.3%~18.8%、4.8%~5.9%.分析發(fā)現(xiàn), 同級(jí)間木質(zhì)素、纖維素分解速率為：稻草>麥秸>玉米稈; 半纖維素：麥秸>玉米稈>稻草.濕地中碳源主要源于纖維素的分解, 纖維素下降趨于平緩時(shí), 應(yīng)對(duì)秸稈材料進(jìn)行補(bǔ)充更新.在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行5個(gè)月左右時(shí)干物質(zhì)與纖維素分解速率下降, 提議5個(gè)月為更新周期, 與國(guó)內(nèi)外眾多研究結(jié)果較為一致.

　　圖 9

 圖 9 生物基質(zhì)材料纖維含量變化

　　2.4.2 生物基質(zhì)材料成分變化差異分析

　　為探究各級(jí)基質(zhì)池內(nèi)纖維成分降解速率是否產(chǎn)生差異, 取各纖維成分的月平均含量進(jìn)行分析(見(jiàn)表 3).每級(jí)基質(zhì)池內(nèi)秸稈材料初始成分相同, 與廢水反應(yīng)后稻草與麥秸中纖維素及半纖維素含量逐級(jí)產(chǎn)生差異(P < 0.05), 玉米稈中半纖維素含量產(chǎn)生差異(P < 0.05), 但在細(xì)胞壁中, 纖維素被木質(zhì)素和半纖維素包裹著, 而木質(zhì)素有完整堅(jiān)硬的外殼, 不易被微生物降解, 因此木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化量小于纖維素, 且前期木質(zhì)素的分解速率較低, 受到限制.在不同處理?xiàng)l件下, 同級(jí)秸稈中木質(zhì)素、纖維素含量存在差異, 但由于初始含量各有不同, 說(shuō)明差異性并沒(méi)有隨纖維的分解而消失.相反, 細(xì)胞壁中的半纖維素較之木質(zhì)素而言更易分解, 因此半纖維素是微生物較易攻破的防線, 導(dǎo)致各秸稈中半纖維素含量的差異逐漸減小.有機(jī)物厭氧降解過(guò)程主要分為水解發(fā)酵、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸及產(chǎn)甲烷這3個(gè)階段.秸稈材料的厭氧降解需要不同階段的微生物協(xié)同作用完成.秸稈經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間處理粗纖維可被有效降解, 表面有大量的小孔隙分布, 是微生物降解秸稈后打通的孔道.

　　表 3 生物基質(zhì)材料成分逐級(jí)差異性分析

　　3 結(jié)論

　　(1) 稻草、麥秸對(duì)COD、氨氮、總氮和總磷有良好的去除效果(COD>30%、TN>40%、TP>30%).玉米稈、稻草對(duì)硝氮去除效果較高(NO3--N>40%).生物基質(zhì)材料對(duì)高負(fù)荷養(yǎng)殖廢水去除效果顯著.

　　(2) 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行6個(gè)月后, 秸稈中各成分均未完全分解.纖維素, 半纖維素分解速率快于木質(zhì)素.稻草木質(zhì)素和纖維素分解速率最快, 麥秸半纖維素分解速率最快, 且逐級(jí)差異顯著(P < 0.05).

　　(3) 秸稈中易分解成分的快速分解階段大概為5個(gè)月左右, 殘余成分主要為木質(zhì)素, 因此在長(zhǎng)沙地區(qū)秸稈的補(bǔ)充周期建議為5個(gè)月左右.(來(lái)源：環(huán)境科學(xué) 作者：劉銘羽)