漂浮栽培芹菜和吊蘭處理生活污水初探

于秋良，林文健，楊志賢，李忠芳

(1．賀州學院教務處，廣西賀州542899;2．賀州學院化學與生物工程學院，廣西賀州542899;3．賀州學院體育學院，廣西賀州542899)

淡水資源面臨的兩大問題是水資源短缺和水污染。水是環(huán)境的基本要素，是人類賴以生存的寶貴資源。因此，防止污染，保護水源，改善水質，是維護生態(tài)平衡的重要方面，也是工農業(yè)生產發(fā)展的先決條件。由于人類社會生產和生活活動的不斷擴大，水資源未能得到有效利用和合理開發(fā)，越來越多的污染物進入水環(huán)境體系［1］。中國是13個淡水資源短缺國家中的一個，排在世界的第110位，人均擁有量更是遠低于很多國家，而且我國的生活污水污染嚴重，還有持續(xù)惡化的趨勢［2－3］。有些流經城市的河流以及接近礦區(qū)的湖泊污染的更加嚴重，已經遠遠超出了國家規(guī)定的 V 類標準［2，4］。2002年全國工業(yè)和城鎮(zhèn)生活廢水排放總量為439．5億噸，比上年增加1．5%。其中工業(yè)廢水排放量207．2億噸，比上年增加2．3%;城鎮(zhèn)生活污水排放量232．3億噸，比上年增加 0．9%，其中僅有 10% 得到處理［5－6］。

水體富營養(yǎng)化是因為水里含有豐富的氮、磷［7－8］。而氮磷含量過高會使得水中的植物類快速生長，有些植物(如藻類)還散發(fā)出腥臭味，當其死亡腐爛分解時，水體中生化需氧量、還原性物質消耗氧升高很快，水質變差致使魚類和其它水生生物死亡［9－10］。降低污水中氨氮含量已迫在眉睫。長期以來，城市生活污水的二級生物處理多采用活性污泥法，它是當前世界各國應用最廣的一種二級生物處理流程，具有處理能力高，出水水質好等優(yōu)點。但卻普遍存在著基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現(xiàn)污泥膨脹、污泥上浮等問題，且不能去除氮、磷等無機營養(yǎng)物質。所以有很多研究者想盡各種方法來克服這些問題，其中有些人利用建立人工濕地來治理生活污水［11］。但人工濕地系統(tǒng)占地面積大，且經稍長時間使用之后易造成人工濕地的土壤孔隙堵塞，極大地降低了去污效果，要進行濕地的人工土壤更換要花費大量的人力、物力和財力［12］。也有些人用種植水生植物來治理污染魚塘等水體［13－14］，但用漂浮栽培處理生活污水的很少。隨著生活水平的提高，新農村建設逐步加快，農村污水處理問題出現(xiàn)，但是農村居民生活水平有限，所以就要求處理生活污水的成本要低廉，操作要簡單。而利用漂浮植物法處理生活污水是一種操作簡單、成本低、效率高的方法，很適合用于農村生活污水的處理，有很好的前景［15］。

1 材料與方法

1．1 材料

水芹和銀邊吊蘭:所選的這兩種植物都來自賀州學院東區(qū)實驗田里種植的，選取高為16至20厘米，洗凈土后放置到賀州學院東校區(qū)綜合實驗樓101實驗室進行實驗。

水樣取自賀州學院東校區(qū)內學生生活污水，其污染情況為:總磷、銨態(tài)氮磷酸鹽0．65mg·L－1、化學需氧量按照“國家地面水環(huán)境質量標準(GHZB1－1999)V類水標準為總磷(以 P 計)≤ 0．12mg·L － 1、總氮 ≤ 1．2mg·L－1、磷酸鹽≤0．2mg·L－1化學需要量40mg·L－1，該生活污水已經嚴重超出地表v類水的標準。

1．2 試驗方法

在長為25cm、寬為10cm、高15cm的塑料盆裝4 L富營養(yǎng)化污水。然后用刀割下一塊長21厘米，寬8厘米、厚3厘米的泡沫塊作為載體，在泡沫塊上等距離的開3個孔并放入合適的定植杯。在定植杯中種入目標植物并設3個重復。再以放置了不定植植物的泡沫板的1塑料盆水樣為對照。試驗日期為2012年2月23日至2012年3月21日。在實驗期間，每隔4天加以適當?shù)恼麴s水，從而保持塑料盆中水體積不變。在此期間，每7天取25m l的水樣測一次TP和SP濃度、重量。14天測一次水體化學需氧量(CODcr)。

1．3 檢測項目

鉬銻抗分光光度法總磷(T—P)和可溶性磷酸鹽(S－P)［16］;用納氏試劑光度法測定銨態(tài)氮(NH4+)化法測其化學需氧量。

1．4 實驗溫度

2 結果與分析

2．1 生活污水對生物量的影響

圖1 實驗前后植物變化

從圖1可以看到，實驗前芹菜的鮮重是5．6g，實驗后的鮮重為17．8g;實驗前吊蘭的鮮重是5．0g，實驗后是20．1g。芹菜和吊蘭兩種植增重都較快。但芹菜和吊蘭對比顯然吊蘭的增重量比較大。所以選擇吊蘭較好。

2．2 植物種植對污水中磷濃度的影響

圖2 植物種植過程中對污水中總磷(TP)濃度的影響(mg·L－1)

從圖2可以看出，開始時CK的TP值為1．12mg·L－1，14 天后為 0．80mg·L－1，28 天后為 0．62mg·L－1，去除率為43．6%。曲線是呈下降的趨勢的，這說明TP濃度不斷的降低，這是污水的自凈化作用。種植芹菜14天后的TP值為0．60mg·L－1，28天后為0．20mg·L－1，去除率為79．5%;而種植吊蘭14 天后的TP 值為0．56mg·L－1，28 天后為0．18mg·L－1，去除率為88%。從對TP的去除情況來看，種植植物后比沒有種植植物的要好的多，種植植物后都能達到國家地面水環(huán)境質量標準(GHZB1－1999)V類水標準，且吊蘭對TP的去除能力比芹菜的好。

圖3 種植植物過程中對污水中可溶性磷酸鹽濃度的影響(mg·L－1)

從圖3可以得出，CK中的 sp由0．65m l·L－1先升到了0．68m l·L－1后又降到了 0．50m l·L－1，28 天后降到 0．38mg·L－1，去除率為 41．6%。上升是因為有其他形態(tài)的磷轉變成可溶性磷，而后下降是因為水體的自凈化作用。從種植植物的情況來看，其污水可溶性磷含量都顯著地低于對照同一時期的含量，與起始的濃度比較，在28后芹菜的sp濃度為0．23mg·L－1，去除率為64．7% 吊蘭的為0．20mg·L－1，去除率為70%，而CK的去除率只有41．6%，可見芹菜和吊蘭對sp的去除效果很顯著，且吊蘭的去除效果高于芹菜的去除效果。

2．3 植物種植對污水中氮濃度的影響

圖4 氨氮含量的變化(2m l培養(yǎng)水稀釋5倍后的值mg·L－1)

從圖4可以看出，無論種植植物還是不種植植物污水中的NH4+_N含量都隨時間的延長而呈逐漸下降的趨勢。由圖6可以得出開始時CK為1．929mg·L－1，經過 14 天后為 1．348mg·L－1，28 天后為 0．710mg·L－1，去除率為63．3%;芹菜開始氨氮濃度為1．929mg·L－1，28 天后為 0．408mg/L，去除率為80%;吊蘭開始氨氮濃度為 1．929mg·L－1，28 天后為 0．38mg·L－1，去除率為 80．3%。跟 CK 的對比芹菜的去除率高出16．7%，吊蘭的去除率高出17%，可見種植吊蘭和芹菜對氨氮有較好的去除效果，芹菜和吊蘭對氨氮的去除效果大致相同。

3．4 植物種植對CODcr濃度的影響

圖5 CODcr濃度變化

由圖5可以得到，開始的時候化學需氧量很高(150．0mg·L－1)，但經過28天之后CK的為100．0m l·L－1，而芹菜的為 41．3m l·L－1，吊蘭的為 38．8m l·L－1。去除率 CK 的為33．33%，而芹菜的可達到73．13%，吊蘭的高達76．33%。跟CK的比較種植芹菜和吊蘭的CODcr降低的幅度更大，這表明芹菜和吊蘭能很好的降低污水中的CODcr，且吊蘭對CODcr有更好的去除效果。用植物漂浮栽培芹菜和吊蘭來處理生活污水是一個不錯的選擇。

3 討論

在實驗區(qū)間一直處于低溫的狀態(tài)，但是處理的效果還是很明顯，可見當溫度升高時處理的效果會更好。在本試驗中，吊蘭的增重較快(吊蘭的鮮重比起始鮮重重了將近4倍)，一年四季都可以種植，受季節(jié)的影響小。對污水有很好的治理效果(如對TP的去除率達到88%，CODcr的去除率達到76．33%)。而且可以用于美化城市，而芹菜，生物量合成也很大(鮮重比起始鮮重重了3倍)，對污水也有很好的治理效果(如對TP的去除率達到79．5%，CODcr的去除率可達到71．2%)，所以用于做污水處理也是一個很好的選擇，但是對于農藥、化學藥品及重金屬含量過高的污水種植的蔬菜則要檢測達到食用標準后方可食用。從氨氮、磷酸鹽、總磷、CODcr的變化來看，無論是種植芹菜還是種植吊蘭都能大大地降低其含量，但相比下吊蘭的處理效果更佳。而且吊蘭受季節(jié)的影響小，一年四季都可以種植，而芹菜只合適在冬天種植。所以在利用漂浮栽培植物修復污水富營養(yǎng)化還是選用吊蘭較好。

4 結 論

試驗的結果表明漂浮栽培芹菜和吊蘭后的生活污水都能達到國家排放的V類準，處理生活污水處理效果顯著，改善水質的同時還能利用污水，變廢為寶。但是由于時間及實驗條件的限制，還不能篩選出去污能力更好的植物，希望以后能篩選出更好且具有觀賞價值的植物。

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