處理生活污水的植物品種的篩選

第7卷第4期.環(huán)境污染治理技術(shù)與設備Vol.7, Vo.42006年4月Techniques and Equipment for Environmental Pollution ControlApr.2006處理生活污水的植物品種的篩選陳志澄郭丹桂熊明輝羅淑華林群龍郭桂勝(廣東藥學(xué)院衛生化學(xué)教研室,廣州510224)摘要以小型碎石床人工濕地生態(tài)系統和無(wú)土栽培2種方法，模擬研究了廣東園林綠化中常用的27種植物對生活污水中氦、磷、COD的降解能力,表明野芋頭、花葉萬(wàn)年青、象草、姜花、綠公主、富貴竹、再力花、大花葉萬(wàn)年青、蘆葦、花蘆葦、美人蕉、文殊蘭、水芋頭、風(fēng)車(chē)草、紅草、蜘蛛蘭、千手觀(guān)音、水蔥和花蝴蝶等18種植物，可以作為人工濕地生態(tài)系統選種植物,從而擴大了可選植物品種范圍,配合適當,可達到美化環(huán)境和凈化污水2種功能，可適用于面源性水污染的治理。象草的研究表明,它是一種既有強污水降解能力又能作飼料的品種,適用于畜牧場(chǎng)的水污染治理。關(guān)鍵詞植物人工濕地污水處理中圖分類(lèi)號X52;X703. 1文獻標識碼A文章編號1008-9241 (2006 )04 0090-04Study on the screening of plants for sewage treatmentChen Zhicheng Cuo Dangui Xiong Minghui Luo Shuhua Lin Qunlong Guo Guisheng( Department of Health Chemistry, Guangdong College of Pharmacy, Guangzhou 510224)Abstract Two simulation of soil-free cultivation and small gravel-bed constructed weland were carried outto study the abilities of 27 kinds of plants to remove nitrogen, phosphor and C0D in sewage. Results showed that18 plants ineluding Alocasia odora, Dieffenbachia picta schott , Elephanigrass , Coronarious gingerlily ，Philoden-dron Spp.， Dracaena anderiana var. virens, Zaili flower，Big dieffenbachia picta schott, Phragmites australis com-munis trin , Flower bulrush , Canna chinenesis W. , Crinum asiaticum L. var. sinicum baker , Calla palustris Linn ,Cyperus altemifolius L. ，Alternanthera versicolor regel, Spiderorchis ，Qianshouguanyin, Seripus validus andSyngouium podophyllum were suitable for planting on the constructed wetland. These plants not only depuratedsewage but also beautified the environment. It could be used in non-point source sewage treatment. The researchof the Elephantgrass shows that it is a species with high capacity of sewage treatment and it can be used as for-age. So Elephantgrass is especially suitable for sewage treatment of stock farm.Key words plants; constructed wetland ; sewage purification近年,由于人們生活水平提高,生活方式改變，求。我們試研究-些觀(guān)賞性植物，了解它們在人工農村耕作大多采用化肥取代農家肥,致使富裕起來(lái)濕地生態(tài)系統中處理生活污水的能力,為人工濕地的地區如珠江三角洲、韓江三角洲等,人口密集,生處理污水和美化環(huán)境兩者兼容提供--些參考依據?；钗鬯迸湃牒佑?引起河、塘、湖、庫水質(zhì)惡化。另1實(shí)驗 部分外,城鎮紛紛建立別墅區,這些住宅小區由于離城中1.1 供試植物心較遠,其生活污水很難納入城區生活污水處理系(1)野芋頭(海芋,Alocasia odora);(2)花葉萬(wàn)統。上述這些面源性污染在水體污染中占有相當大年青( Diffenbachia picta schout) ;(3)象草( Elephant-的份額,若以污水處理廠(chǎng)處理,建廠(chǎng)成本高,后續運grass) ;(4)大葉綠蘿( Scindapsus aureus engler);(5)行費用高,對于上述2類(lèi)地區,似不適宜。如果以人花蝴蝶( Syngouium podophyllum) ;(6)姜花( Coronar-工濕地生態(tài)系統結合人工快濾床進(jìn)行處理,投入資ious gingerlily);(7)卵形鴨腳木( Sceffiera octophylla金較小，后續運行費用低,結合環(huán)境治理和綠化,場(chǎng)lour. harms); (8)綠公主(蔓綠絨, Philodendron地也不難解決。據文獻[1 ~8]介紹以及我們對一些人工濕地系統的考察,選取的植物多是蘆葦、水葫收稿日期:2004-09 -29;修訂日期:2005-03 -24蘆、香根草和美人蕉等,觀(guān)賞價(jià)值除美人蕉外不盡如作者簡(jiǎn)介:陳志澄(1939-),女,教投.主要研究方向:分析化學(xué)、壞人意,不能滿(mǎn)足人們既要住得好，還要住得美的要境化學(xué)。E-mail: alekyu@ 2lun. com第4期陳志澄等;處理生活污水的植物品種的篩選Spp. );(9)富貴竹( Drccaena sanderiana war. virens); 頭、文殊蘭、大花葉萬(wàn)年青、姜花、野芋頭蘆葦和風(fēng)(10)細葉榕( Ficus benjamina Linn);(11) 再力花車(chē)卓根向 下伸展甚好,如果除污能力好,將是首選的( Zaili flower);(12) 千手觀(guān)音( Qianshouguanyin);植物。 大葉綠蘿、富貴竹、小葉綠蘿、花蘆葦、紫砂(13)觀(guān)音竹( Bambusa multiplex (lour) reuschei); 草 、金葉木和紅草等枝葉生長(cháng)一股,新根發(fā)育好,但(14)大花葉萬(wàn)年青(Big digjenbachia pica schwt);根比較細小。 象草許多新根、新芽生長(cháng)，根粗大成(15)蘆葦(Phragmites austrais comunis trin);(16)團。 卵形鴨腳木枝葉生長(cháng)茂盛,根系生長(cháng)良好,較粗小葉綠蘿( Scindapsus aureus) ;(17)水蔥( Seripus 0a-大,但新根生長(cháng)不旺盛。再力花莖葉長(cháng)勢- -般,根系lidus);(18)紅鐵;(19)花蘆葦(Flower burnsh); 成團， 新根較多,但根有腐爛現象。觀(guān)音竹雖然移栽(20)美人蕉(Canna chinenesis W.);(21)文殊蘭自河漫灘,在快濾床中枝葉發(fā)育一般,根成團,許多( Crinum asiaticum L. rar. sinicum baker);(22) 蜘蛛細根，但根有腐爛現象,似是應生長(cháng)于圩瀧或沙灘，蘭(Spiderorchis) ;(23 )水芋頭( Calla palustris Linn);不宜生長(cháng)于水浸較多的細石中。紅鐵、紅草根系生(24)紫砂草;(25 )金葉木;(26)風(fēng)車(chē)草( Cyperus al-長(cháng)一般。細葉榕葉與根均生長(cháng)不好,莖有腐爛,少許temifolius L. );(27)紅草(Alernanthera versicolor re-新根。上述實(shí)驗表明,目前常用綠化植物中,有不少是能適用于人工快濾床這種生長(cháng)條件的。1.2 實(shí)驗設計(1)溫室,(22+5)C ,深35 em水泥花槽，填入2.2各 種植物在模擬人工濕地生態(tài)系統中對氨、磷0.3~1 cm碎石,加入營(yíng)養液或生活污水,液面于碎的吸收石表面之下10 cm,每種供試植物移栽約0.18 m°。按1.2中(2)條件實(shí)驗,營(yíng)養液中總氮107 μug/(2)溫室,取27 cm(長(cháng)) x20 cm(寬) x30 cmmL,總磷22.8 pμg/mL,于第2 d及第9 d取水樣測(高)塑料桶,加入0.3~1 cm 小碎石填充，加入營(yíng)NH,-N、NO:-N、NOJ-N 及PO,- ,以總N及總P數養液或生活污水。移3株在(1)條件下生長(cháng)良好的據列于表1。供試植物,純水沖洗根部,滴干水份后移人。從表1可見(jiàn):在模擬人工濕地生態(tài)系統中,各種(3)溫宰 ,按無(wú)土栽培法”,將生活污水注人塑植物對 N、P的吸收量差異很大?？紤]到各種植物由料桶(27 cmx20 cm x30 cm) ,桶頂覆蓋有孔泡沫塑于株形不同,種植 密度是不一- 致的,我們按可種植密料板，置小籃于孔中,供試植物置小籃,用小石固定，度進(jìn)行估算 ,各種植物對N、P的吸收量從大到小依使其根部浸人污水中。.次是象草、綠公主、大花葉萬(wàn)年青、花蘆葦、風(fēng)車(chē)草、水1.3營(yíng)養液配制芋頭、野芋頭、紫砂草、水蔥、姜花、卵形鴨腳木、文殊取下列物質(zhì)(mg):Ca(NO,)2. 4H20(472)，蘭、花葉萬(wàn)年青、花蝴蝶、紅鐵、富貴竹、金葉木、觀(guān)音KNO, (267) ,KH,PO, (100), NH HCO, (78),MgSO,●竹、蘆葦、蜘蛛蘭、美人蕉、千手觀(guān)音、再力花、大葉綠7H2O(246) ,K,S0.(116), FeSO.●7H20(13.9),ED-蘿、細葉榕和小葉綠蘿。如果以日前已采用的蘆葦、TA-2Na(18.6),H,BO3(2.86),MnSO,，4H2O再力花和美人蕉對N、P的降解程度為依據,則除了(2. 13) ,ZnSO,(O.22),CuSO. . 5H,0(0. 08),(NH)細葉榕 、大葉綠蘿和小葉綠蘿之外,其他目前廣東園6Mo,024 .4H,0(0.02)溶解,混合,水稀釋至1 L。林綠化常用的花草對N、P的吸收程度似都是可考慮1.4 測定方法的品種。象草外形不美,但對N、P吸收量非常大,象COD、高錳酸鹽指數COD.、NH,-N、NO;~N、草又是飼料草 ,因此在畜牧場(chǎng)種植似可以起到凈化污NO; -N、PO,-按國標方法測定。水和用作飼料的作用,形成良性生態(tài)循環(huán)。2結果與討論2.3模擬人工濕地生態(tài) 系統中各種植物對生活污水的降解2.1模擬人工濕地植 物生長(cháng)狀況從市政生活污水出水口采集污水，曝氣2 h,靜.按1.2中(1)條件實(shí)驗,植物種植一段時(shí)間后置2d,以此污水為培養液,注人培養桶,27種植物發(fā)現:在人工快濾床這種條件下，野芋頭、花葉萬(wàn)年按1.2中(2)條件實(shí)驗,從培養桶出水口采集溶液青、花蝴蝶、姜花、綠公主、千手觀(guān)音、大花葉萬(wàn)年青、測定COD、N、P,待吸收降解2d后，再從出水口采蘆葦、水蔥、美人蕉、文殊蘭、蜘蛛蘭、水芋頭和風(fēng)車(chē)集溶液,測定。CODN、P去除率列于表2。草均枝葉茂盛,根系發(fā)達，新根生長(cháng)發(fā)達,其中水芋)2環(huán)境污染治理技術(shù)與設備第了卷表1營(yíng)養液中 TN.TP的變化Table1 The changes of TN、TP in nutrient solution(μg/ mL)NrPTNTI植物號;d9d2d88.0566.7212.295. 101:91.7871.0717.4310.0894.2273.3512. 205.00190.44.89. 2814. 5412. 4459.6712. 485.191.277.7865.9611. 209.6195.7489.56 :12.242.201878.5266. 89.9.037.3690.258.9813.735.4381.713S.47 .9.717.0189.179. 0714.45.662:101.783.229.672.4886.812.0415.270.92196.8290.7912. 9212.3264.527.072.93 ;2283.1873.1713.2276.0349.510.216.0753.700.008.403.1210100.795.3115. 3611.732494.1171.0911.115.07100.815. 3810.20 .2S87.3169.8711.746.07 .2100.495.8314.6310. 67103.542. 6111.293.59|378. 6778.3813.056.372775. 3513.2317.543.7161.3531.622. 93表2植物對生活污水CODs.、TN、TP去除辜2.4植物作用下生活污水的降解規律Table 2 The degradation percent of為了解生活污水中COD TN在植物作用下的降CODR ,TN.TP in sewage by plants(%)解狀況,按1.2中(3)進(jìn)行實(shí)驗,排除人工快濾床的作植物號CODy。TNTP植物號C0ODxn TN用。設置4個(gè)生活污水濃度,選水芋頭、姜花、綠公主、風(fēng)車(chē)草和關(guān)人蕉為供試植物，同時(shí)設置無(wú)植物的57.386.95 15.31| 1554.1 75.73 8.27 .參照組,每種實(shí)驗條件設置3個(gè)重復,在24 d中多次53.4 90.26 27.59| 16 49.2 91.78 44.64采水樣測定,采樣時(shí)將每個(gè)試驗桶中水攪拌均勻。58.9 85.75 43.32 1795.4219. 89試驗時(shí)移栽的植物未經(jīng)1.2中(1)條件預栽45.9 82.61 44.18 1882.55 49.81培,直接將植物連土壤-一起浸人水中,溶出泥土后，43.0 81.08 57.0574.098.81 13.5水沖洗,滴去水分,即移入小籃,按1.2中(3)條件93.0 99.83 45.85 2062.4 88.03 42.86進(jìn)行試驗。移栽的植物根部仍附有少量土壤、有機41.3 99.78 39.39| 21 77.6 84.17 23.87質(zhì)和微生物,在污水營(yíng)養條件下，微生物得到快速增71.0 85.53 87.72|22 52.0 83.28 50.59長(cháng),因此， 雖然加人的各組污水濃度是-致的,定植51.4 94.13 22.18 :66.1 93.08 71.792d取水樣進(jìn)行測試時(shí),均發(fā)現COD值大于對照組，58.2 85.31 45.086.3213. 19而且由于粘附程度差異,各植物、各盆并不一致,但66.9 91.18 30.644.788.09 25.32無(wú)論所加人污水濃度是哪一組,2 d COD值升高到1267.0 90.88 53.6272.2 80.34 98.89哪一個(gè)數值,24 d的降解規律大致相同。將其中- -1344.7 99.45 16.24|66.4 8.50 33.39組數據的第2 d COD值為100,與其他天數據比值64.8 99.26 48.26繪于圖1。從表2可見(jiàn),經(jīng)過(guò)了人工濕地生態(tài)系統處理2d,圖1表明,對于無(wú)植物的參照組,生活污水中有18種植物對生活污水中COD。去除率在50%以C0D的降解是緩慢的:有植物的各組COD均有不.上,27種植物N去除率在75%以上,不同植物磷的去同程度的下降,說(shuō)明在植物和微生物的協(xié)同作用下除率差異較大,但也有14種磷去除率在40%以上。有機質(zhì)的降解遠大于單純的微生物(CK組)作用。處埋過(guò)的污水已由灰黑色變成澄清無(wú)色,水中懸浮物圖1中COD的降解規律與表2高錳酸鹽指數隨時(shí)明顯減少,已嗅不到臭味,表明已得到凈化。間下降是一致的。第4期陳志澄等:處理生活污水的植物品種的篩選9310060-一+綠公主80-美人蕉2034o-.10十風(fēng)車(chē)525-●-CK時(shí)間(d)051015202s圖3植物-生活污水中總氮降解規律Fig 3 The degradation rule of TN in the planl-seweage system圖1植物-生活污水系統 中C0D降解規律于尤土栽培系統的降解速度是與前者微生物群落遠Fig 1 The degrdation rule of C0D in the planl-sewage system豐富于后者有關(guān),也與人工快濾床對生活污水的固生活污水中氨氮的變化曲線(xiàn)對照組及植物組趨體物質(zhì)有一定保留有關(guān)。本實(shí)驗的生活污水也變澄勢是相同的,NH,-N有一-個(gè)升高值然后急劇下降,升清,無(wú)異味,但桶中有沉渣。高可能是生活污水中的有機氮被微生物分解有關(guān)，3小結對照組NH3-N也下降,但氮氮下降的程度植物組比所研究的27種城市綠化植物中，野芋頭、花葉對照組快得多,表明植物加速了生活污水中氨氮的萬(wàn)年青、象草姜花、綠公主、富貴竹、再力花、大花葉降解,24d NH,N趨于零,見(jiàn)圖2。萬(wàn)年青、蘆葦、花盧葦、美人蕉、文殊蘭、水芋頭、風(fēng)車(chē)草、紅草、蜘蛛蘭、千手觀(guān)音和水蔥等18種可以作為人工濕地生態(tài)系統選用植物,其對生活污水降解能力不低于日前已在一些人工濕地應用的植物,從而25-擴寬了可選植物品種范圍,配合適當，可達到美化環(huán)境和凈化污水2種功能。象草似可作為禽畜場(chǎng)種植Is10-的品種,既可凈化污水,又叮作飼料。參考文獻015[1]彭江燕,劉忠翰.術(shù)同水生植物影響污水處理效果的土要參數比較，云南環(huán)境科學(xué),1998,17(2);47 -51圖2植物-生活污水系統中氨氮降解規律[2_歐菊安,張小云,彭青林,等.幾種植物對生恬污水的處理Fig2 The degradation rule of NH,-N效果研究，湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報,2002 ,24(3):81 -83in the plant-sewage system[3]艾爾肯,熱介曼.利用水浮蓮凈化麻黃素廠(chǎng)污水的中試研究，中國環(huán)境科學(xué),2002 ,20(5) :409 -413NO; -N是植物吸收氮的主要化學(xué)形態(tài),也是水[4]李亞治水葫蘆一水草人工濕 地系統在再生漿造紙廢中N化學(xué)形態(tài)轉化的最后歸宿。實(shí)驗表明,污水中水處理中的應用研究.環(huán)境工程,2000,18(6):15-16的NO;"-N在第2 d至第4 d時(shí)下降最多,而在4 d [5] 陳鎮華.地表漫流田培植美人蕉對工業(yè)區綜合污水深度至24 d這一個(gè)長(cháng)時(shí)間NO,-N的數值是比較平穩處理的試驗及大田實(shí)踐，廣州環(huán)境科學(xué),2002,17(3):的。鑒于NH,-N除了揮發(fā)和轉化成N2外,要轉化14-17[6]廖新娣.香根草和風(fēng)車(chē)草人工濕地對豬場(chǎng)廢水氮聯(lián)處理成NO5 N,從而使污水中NO; -N得到補充,維持在效果的研究，應用生態(tài)學(xué)報,2002 ,13(6):719-722一個(gè)比較平穩的水平。將氨氮、硝酸鹽氮和業(yè)硝酸[7] 李芳柏漂浮栽培美人燕波菜等植物處理化炎池廢水.鹽氮的數據臺算成總氮,其變化見(jiàn)圖3。農村生態(tài)環(huán)境,1997, 13(1):25 ~28圖3表明,植物組的總氮比對照組下降速度快8. Cooper P. F. ,et al. Reed bed treatment systems for sewagetreatment in the United Kingdom :The first 10 years experi-得多，表明植物加速了生活污水中總氮的降解。圖ence. Water Sci. Tech. ,1995 ,32(3):317 -3273的變化與表I總氮隨時(shí)間下降是一致的。[9]蔣衛杰,劉偉鄭光華.蔬菜無(wú)士裝培新技術(shù)、北京:金C0D.TN在模擬濕地生態(tài)系統中降解速度遠大盾出版社,1998