不同沉、浮水生植物組合對生活污水凈化能力的差異

朱學謙 陳文榮 應根飛 葉美娟

摘要：指出了富營養(yǎng)化是水體污染的重要原因，以水生植物為主的生態(tài)修復方法是一種綠色、經(jīng)濟的治污方法。利用浮水、沉水植物的不同組合凈化生活污水，通過測定pH值、電導率、濁度和總磷等7個指標研究了各組合對生活污水的凈化效率。結果表明：對模擬生活污水的凈化最佳處理時間為2周，浮水、沉水植物最佳凈化組合為水葫蘆十鐵皇冠?；谘芯拷Y果，設計了一個快速可控的動態(tài)循環(huán)簡易凈水裝置。

關鍵詞：水生植物;生活污水;植物凈化

中圖分類號：Q89

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）10-0094-04

1引言

水資源是重要的自然資源，是生態(tài)環(huán)境的控制因素之一;同時也是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源，是國家綜合國力的有機組成部分。據(jù)統(tǒng)計，城市每人每日排出的生活污水量為150～400L，基本都是未經(jīng)處理直接排入江河，造成水體富營養(yǎng)化污染。

傳統(tǒng)的城市生活污水治理方法包括物理法、化學法和生化法等，利用這些方法治理存在投資大、成本高、工藝復雜、不易大面積推廣、難以進行深度脫氮除磷、容易造成二次污染等缺點，因此迫切需要尋找一種既能有效減輕水體污染，又能使投資設備成本低、簡便易行的水質凈化處理新方法。使用生態(tài)修復技術，將具有治理效果好、能耗低、運行費用低等優(yōu)點集中起來，非常符合國內(nèi)外水污染修復研究的大趨勢。

2材料與方法

2.1水生植物篩選

根據(jù)植物生物學特性，充分利用空間達到最佳污水凈化效果，以及耐污、對氮和磷的吸附能力，選擇了兩種浮水、三種沉水植物（表1）。

2.2研究方法

將采集回來的水生植物用自來水洗凈后馴養(yǎng)一周，選擇株型與生物量相近的植物為實驗材料，進行兩兩組合，分為六組：大萍十水龍草（A）、大萍十鐵皇冠（B）、大萍十蜈蚣草（C）、水葫蘆十水龍草（D）、水葫蘆十鐵皇冠（E）和水葫蘆十蜈蚣草（F），每隔一周進行取樣，檢測水樣指標。實驗設計了三組重復。

2.3儀器設備與評價方法

2.3.1儀器設備

水質監(jiān)測儀;pH計;電導儀。

2.3.2評價方法

城市污水的評價以國家污水排放標準（GB8978.1996）和國家地面水環(huán)境質量標準（V）為依據(jù)。

2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.O軟件、EXCEL2003進行數(shù)據(jù)分析與作圖。

3結果與分析

3.1觀察與記錄

每隔一周觀察生活污水水質清晰度和水生植物生長狀況，一周后觀察六個組合對生活污水的凈化效果，六組之間的凈化能力相近;兩周后，B組、E組和F組的凈化效果最佳，其它組合凈化能力則較差;三周后，B組、F組的水質澄清與水生植物生長狀況良好，但一向效果最佳的E組的生活污水中出現(xiàn)青苔，凈化效果變差。

3.2生活污水凈化指標

3.2.1pH值、電導率和濁度

每隔一周對各組進行取樣并進行分析，測量其pH值、電導率和濁度。結果表明第1周6組組合pH值均上升，F(xiàn)組的pH值為9.39，增幅最大，第2周時只有E組出現(xiàn)下降趨勢，并在第3，4周維持在中性左右（圖1）。6組組合的電導率在o～4周均呈下降升趨勢，第4周的電導率顯著低于第o周的，E組的電導率在第1周下降了24.9μs/cm，第4周時電導率僅為僅為第O周時的1/2（圖lb）。濁度結果也表明，在第2周B組顯著高于其它5組（圖2）。綜合分析排放指標，在第2周時凈化水質最佳的組合是E組。

3.2.2化學需氧量、總磷、氨氮和油脂含量

每隔兩周對各組進行取樣并進行分析，測量其總磷含量、化學需氧量、氨氮含量和油脂含量（圖3）。第2周，6個不同水生植物組合的總磷含量與第O周相比無明顯變化，在第4周時則上升，E組顯著高于其它五組（圖3a）?；瘜W需氧量相較于第0周均顯著降低，且在第2周達到最低值，B組、D組、E組和F組顯著低于A組和C組（圖3b）。氨氮含量和油脂含量的變化趨勢與化學需氧量一致，在第2周時達到最低值（圖3e、d）。

3.3綜合分析

由6個不同水生植物組合的生活污水凈化指標可知，在第2周時多個組合的pH值、濁度、總磷含量、化學需氧量、氨氮含量和油脂含量已達到了一級排放標準，而在4周后部分指標則呈上升趨勢。觀察記錄得出的結論是兩周凈化效果最佳的是B組、E組和F組;綜合對比結果，F(xiàn)組第2周時pH值達不到排放指標，B組的濁度則較大，E組第4周出現(xiàn)青苔，雖有研究表明CuSO4可抑制青苔生長，但對水質和水產(chǎn)會產(chǎn)生銅富集，所以最終得出的結論是兩周處理效果最佳的E組。

4討論

本實驗創(chuàng)新性地采用了浮水和沉水植物立體培養(yǎng)的形式來凈化模擬生活污水，并采用了六種組合進行了試驗，通過測定pH值、電導率、濁度等指標，篩選出最佳凈化生活污水的組合都是水葫蘆十鐵皇冠，以及最佳處理時間為兩周，此時污水已達到了排放指標。

每個生活小區(qū)可以統(tǒng)計各戶人家的用水情況，設置兩個相應大小的水池，其中一個池用來蓄生活污水并進行雜質的過濾沉淀，可加蓋，另一個用于立體培養(yǎng)水生植物，凈化水質。針對該設想，設計了一個圖示（圖4）;2周后凈化池的水可排入江河，再將過濾沉淀的污水引到凈化池中，重新更換水生植物，還可將營養(yǎng)過剩的水生植物重新馴養(yǎng)，實現(xiàn)再利用，部分腐爛的葉片可以充當營養(yǎng)豐富的有機肥;同時也可以在水生植物凈化池中加入一些充當分解者且耐臟的小動物，例如：螺絲、小龍蝦、黃鱔等。本實驗結果應用于生活實際，具有周期短、治理效果好、能耗低、運行費用低、維護簡單，美觀等優(yōu)點，且大大提高了凈化效率。本實驗只是一個立體水生植物凈化生活污水的初探，存在很多局限性，可繼續(xù)推廣其在實際應用中進行實驗。

參考文獻：

[1]錢正英，張光斗.中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報告[R].北京：中國工程科技論壇，2000.

[2]蔡佩英.水生植物對城市污水的生物凈化效果研究[D].福州：福建農(nóng)林大學，2008.

[3]賀鋒，吳振斌.水生植物在污水處理和水質改善中的應用[J].植物學通報，2003，20（6）：641-647.

[4]國家環(huán)境保護部.中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準：GB8978、1996[S].北京：中國標準出版社，1996.

[5]國家環(huán)境保護部.中華人民共和國國家標準地面水環(huán)境質量標準：GB3838、2002[S].北京;中國標準出版社，2002.

[6]沈宏，王效.常應用CuS04抑制青苔生長的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，1999（2）.

[7]繆柳，洪俊明，林冰.絡合硫酸銅除藻劑應急治理水華對水質及魚類的影響[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2011，27（5）：63-66.

[8]裴國鳳，胡江，王青，等.東湖圍陸路與主體湖區(qū)浮游植物群落結構的比較研究[J].中南民族大學學報（自然科學版），2016（3）：21—25.