不同沉、浮水生植物组合对生活污水净化能力的差异

朱学谦 陈文荣 应根飞 叶美娟

摘要：指出了富营养化是水体污染的重要原因，以水生植物为主的生态修复方法是一种绿色、经济的治污方法。利用浮水、沉水植物的不同组合净化生活污水，通过测定pH值、电导率、浊度和总磷等7个指标研究了各组合对生活污水的净化效率。结果表明：对模拟生活污水的净化最佳处理时间为2周，浮水、沉水植物最佳净化组合为水葫芦十铁皇冠。基于研究结果，设计了一个快速可控的动态循环简易净水装置。

关键词：水生植物;生活污水;植物净化

中图分类号：Q89

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）10-0094-04

1引言

水资源是重要的自然资源，是生态环境的控制因素之一;同时也是战略性的经济资源，是国家综合国力的有机组成部分。据统计，城市每人每日排出的生活污水量为150～400L，基本都是未经处理直接排入江河，造成水体富营养化污染。

传统的城市生活污水治理方法包括物理法、化学法和生化法等，利用这些方法治理存在投资大、成本高、工艺复杂、不易大面积推广、难以进行深度脱氮除磷、容易造成二次污染等缺点，因此迫切需要寻找一种既能有效减轻水体污染，又能使投资设备成本低、简便易行的水质净化处理新方法。使用生态修复技术，将具有治理效果好、能耗低、运行费用低等优点集中起来，非常符合国内外水污染修复研究的大趋势。

2材料与方法

2.1水生植物筛选

根据植物生物学特性，充分利用空间达到最佳污水净化效果，以及耐污、对氮和磷的吸附能力，选择了两种浮水、三种沉水植物（表1）。

2.2研究方法

将采集回来的水生植物用自来水洗净后驯养一周，选择株型与生物量相近的植物为实验材料，进行两两组合，分为六组：大萍十水龙草（A）、大萍十铁皇冠（B）、大萍十蜈蚣草（C）、水葫芦十水龙草（D）、水葫芦十铁皇冠（E）和水葫芦十蜈蚣草（F），每隔一周进行取样，检测水样指标。实验设计了三组重复。

2.3仪器设备与评价方法

2.3.1仪器设备

水质监测仪;pH计;电导仪。

2.3.2评价方法

城市污水的评价以国家污水排放标准（GB8978.1996）和國家地面水环境质量标准（V）为依据。

2.4数据统计分析方法

实验数据采用SPSS17.O软件、EXCEL2003进行数据分析与作图。

3结果与分析

3.1观察与记录

每隔一周观察生活污水水质清晰度和水生植物生长状况，一周后观察六个组合对生活污水的净化效果，六组之间的净化能力相近;两周后，B组、E组和F组的净化效果最佳，其它组合净化能力则较差;三周后，B组、F组的水质澄清与水生植物生长状况良好，但一向效果最佳的E组的生活污水中出现青苔，净化效果变差。

3.2生活污水净化指标

3.2.1pH值、电导率和浊度

每隔一周对各组进行取样并进行分析，测量其pH值、电导率和浊度。结果表明第1周6组组合pH值均上升，F组的pH值为9.39，增幅最大，第2周时只有E组出现下降趋势，并在第3，4周维持在中性左右（图1）。6组组合的电导率在o～4周均呈下降升趋势，第4周的电导率显著低于第o周的，E组的电导率在第1周下降了24.9μs/cm，第4周时电导率仅为仅为第O周时的1/2（图lb）。浊度结果也表明，在第2周B组显著高于其它5组（图2）。综合分析排放指标，在第2周时净化水质最佳的组合是E组。

3.2.2化学需氧量、总磷、氨氮和油脂含量

每隔两周对各组进行取样并进行分析，测量其总磷含量、化学需氧量、氨氮含量和油脂含量（图3）。第2周，6个不同水生植物组合的总磷含量与第O周相比无明显变化，在第4周时则上升，E组显著高于其它五组（图3a）。化学需氧量相较于第0周均显著降低，且在第2周达到最低值，B组、D组、E组和F组显著低于A组和C组（图3b）。氨氮含量和油脂含量的变化趋势与化学需氧量一致，在第2周时达到最低值（图3e、d）。

3.3综合分析

由6个不同水生植物组合的生活污水净化指标可知，在第2周时多个组合的pH值、浊度、总磷含量、化学需氧量、氨氮含量和油脂含量已达到了一级排放标准，而在4周后部分指标则呈上升趋势。观察记录得出的结论是两周净化效果最佳的是B组、E组和F组;综合对比结果，F组第2周时pH值达不到排放指标，B组的浊度则较大，E组第4周出现青苔，虽有研究表明CuSO4可抑制青苔生长，但对水质和水产会产生铜富集，所以最终得出的结论是两周处理效果最佳的E组。

4讨论

本实验创新性地采用了浮水和沉水植物立体培养的形式来净化模拟生活污水，并采用了六种组合进行了试验，通过测定pH值、电导率、浊度等指标，筛选出最佳净化生活污水的组合都是水葫芦十铁皇冠，以及最佳处理时间为两周，此时污水已达到了排放指标。

每个生活小区可以统计各户人家的用水情况，设置两个相应大小的水池，其中一个池用来蓄生活污水并进行杂质的过滤沉淀，可加盖，另一个用于立体培养水生植物，净化水质。针对该设想，设计了一个图示（图4）;2周后净化池的水可排入江河，再将过滤沉淀的污水引到净化池中，重新更换水生植物，还可将营养过剩的水生植物重新驯养，实现再利用，部分腐烂的叶片可以充当营养丰富的有机肥;同时也可以在水生植物净化池中加入一些充当分解者且耐脏的小动物，例如：螺丝、小龙虾、黄鳝等。本实验结果应用于生活实际，具有周期短、治理效果好、能耗低、运行费用低、维护简单，美观等优点，且大大提高了净化效率。本实验只是一个立体水生植物净化生活污水的初探，存在很多局限性，可继续推广其在实际应用中进行实验。

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