基于生態(tài)浮床的鄉(xiāng)村微污染河道水質(zhì)凈化研究

(新賓縣水務(wù)局，遼寧 新賓 113200)

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，農(nóng)村污水和工業(yè)廢水增長(zhǎng)迅速[1]。由于鄉(xiāng)村水管網(wǎng)和污水的處理設(shè)施的建設(shè)步伐遠(yuǎn)低于城鎮(zhèn)化發(fā)展速度，大量工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)殺蟲劑、化肥和畜禽糞便等通過不同途徑排入水體，超過了生態(tài)系統(tǒng)的自我凈化能力，致使水庫、湖泊和河流等受到不同程度的污染[2]。因此，我國(guó)鄉(xiāng)村河道的水污染形勢(shì)仍然較為嚴(yán)峻，亟需加強(qiáng)治理。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇根系較發(fā)達(dá)、耐污能力強(qiáng)、生長(zhǎng)良好且具有觀賞價(jià)值的美人蕉、再力花、風(fēng)車草、千屈菜、象草、蘆葦、水葫蘆、香根草、黃菖蒲作為浮床供試植物。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

上夾河水渠發(fā)源于新賓滿族自治縣境內(nèi)分水嶺，由東向西流經(jīng)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，由于沿渠工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，建筑垃圾與生活垃圾越來越多，水資源污染日益嚴(yán)重。試驗(yàn)周期共為82天，植物預(yù)培養(yǎng)周期28天。設(shè)置風(fēng)車草、千屈菜、象草、蘆葦、水葫蘆、香根草、黃菖蒲、再力花、美人蕉共10組處理水平，空白對(duì)照組不種任何植物，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個(gè)重復(fù)。經(jīng)過預(yù)培養(yǎng)后正式開始試驗(yàn)，試驗(yàn)水溫23～25℃，取樣頻率每周1次。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

植物株高相對(duì)增長(zhǎng)率按下式計(jì)算[10]：

(1)

式中L——植物株高相對(duì)增長(zhǎng)率；

W0——試驗(yàn)初期植物株高，cm；

Wi——試驗(yàn)后期植物植株高，cm。

鄉(xiāng)村微污染河道水體污染物去除率按下式計(jì)算：

(2)

式中Rv——水體中污染物去除率；

Ci——處理第i天后水體中污染物的濃度，mg/L；

C0——水體中污染物的初始濃度，mg/L。

2 浮床植株生長(zhǎng)狀況分析

由于水葫蘆是漂浮植物，所以不記錄水葫蘆的高度[11]。不同種浮床植物在河道污水中的適應(yīng)力存在差異，8種試驗(yàn)浮床植物的株高變化見圖1?？梢钥闯?，在河道污水中隨著試驗(yàn)時(shí)間的增加，各浮床植物的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)均呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但略有差異。其中，香根草、美人蕉、再力花長(zhǎng)勢(shì)最為明顯，植株相對(duì)增長(zhǎng)率分別為288%、230%和240%。美人蕉的生長(zhǎng)速度最快，莖稈粗大，植株葉片較大，顏色翠綠；試驗(yàn)后期，美人蕉生長(zhǎng)速度小于再力花，其他植物均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，生長(zhǎng)良好。試驗(yàn)后期，各浮床植物的生長(zhǎng)勢(shì)減緩。主要原因是試驗(yàn)前期供試水樣中的營(yíng)養(yǎng)鹽含量較為充足，能夠?yàn)橹参锾峁┳銐虻臓I(yíng)養(yǎng)，試驗(yàn)后期營(yíng)養(yǎng)鹽逐漸減少，再加上植物所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更多，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)停滯或減緩。由此可見，生態(tài)浮床對(duì)處理鄉(xiāng)村河道污水十分適用。

圖1 浮床植物植株相對(duì)增長(zhǎng)率

3 結(jié)果與分析

3.1 不同生態(tài)浮床植物對(duì)的去除效果研究

圖2 不同生態(tài)浮床植物對(duì)河道污水中氨氮的去除效果

3.2 不同生態(tài)浮床植物對(duì)TP的去除效果研究

從不同植物的生態(tài)浮床對(duì)河道水質(zhì)中TP的去除效果(見圖3)可以看出，空白水樣的去除率變化較緩慢，在試驗(yàn)初期，不同浮床植物的TP去除率曲線變化趨勢(shì)大致相同，試驗(yàn)7天后去除率開始下降，之后緩慢上升并趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，9種浮床植物對(duì)水樣中TP的去除率較為接近。試驗(yàn)水體TP初始濃度為0.3684mg/L，試驗(yàn)結(jié)束后，香根草、蘆葦、千屈菜、風(fēng)車草、象草、再力花、黃菖蒲、美人蕉、水葫蘆的TP濃度分別為0.1429mg/L、0.1236mg/L、0.1043mg/L、0.0828mg/L、0.0721mg/L、0.0699mg/L、0.0592mg/L、0.0506mg/L、0.0399mg/L。TP濃度分別降低了0.2255～0.3285mg/L，對(duì)TP的去除率分別為61.21%、66.46%、71.70%、77.52%、80.23%、81.02%、83.93%、86.26%、89.17%。而空白對(duì)照水箱中，TP濃度為0.1966mg/L，平均去除率僅為46.65%，植物生態(tài)浮床對(duì)TP的平均去除率達(dá)到83.3%，其中對(duì)TP去除率最高的是水葫蘆，其次是美人蕉和黃菖蒲。整個(gè)試驗(yàn)過程中，各種不同植物生態(tài)浮床對(duì)TP的去除率均高于空白對(duì)照組。對(duì)各種不同植物生態(tài)浮床對(duì)水體中TP去除率數(shù)據(jù)進(jìn)行組間差異性分析，與對(duì)照組相比，風(fēng)車草、千屈菜、蘆葦和香根草對(duì)污染水體中TP的去除效果差異性不顯著(P<0.05)。從對(duì)比分析可以看出，各種植物對(duì)污染水體中TP的去除率為：香根草<蘆葦<千屈菜<風(fēng)車草<象草<再力花<黃菖蒲<美人蕉<水葫蘆。

圖3 不同生態(tài)浮床植物對(duì)河道污水中TP的去除效果

3.3 不同生態(tài)浮床植物對(duì)COD的去除效果研究

從不同浮床植物對(duì)鄉(xiāng)村微污染河道水質(zhì)中COD的去除效果(見圖4)可以看出，試驗(yàn)過程中COD呈現(xiàn)出先快后慢的下降趨勢(shì)，9種植物對(duì)COD的去除率變化趨勢(shì)基本一致。水體初始COD濃度為142.30mg/L，試驗(yàn)結(jié)束后，空白對(duì)照水箱中，COD濃度為110.02mg/L，去除率為15.04%。再力花、香根草、千屈菜、象草、美人蕉、蘆葦、黃菖蒲、風(fēng)車草、水葫蘆COD濃度分別為103.45mg/L、99.15mg/L、97.89mg/L、95.36mg/L、92.58mg/L、91.32mg/L、88.29mg/L、88.28mg/L和86.26mg/L。對(duì)COD的去除率分別為20.11%、23.43%、24.41%、26.36%、28.51%、29.48%、31.82%、31.83%、33.39%。各植物組生態(tài)浮床對(duì)COD的平均去除率達(dá)到29.38%，其中對(duì)COD去除率最高的是水葫蘆。對(duì)不同植物生態(tài)浮床對(duì)水體中COD去除率數(shù)據(jù)進(jìn)行組間差異性分析，與對(duì)照組相比，9種生態(tài)浮床植物對(duì)污染水體COD的去除效果差異不顯著(P<0.05)，但各種不同植物生態(tài)浮床對(duì)水體中COD去除率均高于對(duì)照組，說明植物型生態(tài)浮床對(duì)河道污水中COD有一定的去除效果。從對(duì)比分析可以看出，各植物對(duì)COD的去除率為：再力花<香根草<千屈菜<象草<美人蕉<蘆葦<黃菖蒲<風(fēng)車草<水葫蘆。

圖4 不同生態(tài)浮床植物對(duì)河道污水中COD的去除效果

4 結(jié) 語