幾種水生植物對養殖污水凈化效果的研究

鮑曉偉，沙 茜，趙智勇，楊仁燦，常雅潔，陳吉紅，韓 敏，胡清泉

（云南省畜牧獸醫科學院，云南 昆明 650224）

水生植物在生長過程中，具有吸收氮、磷營養元素的能力。研究表明進行污水處理的水生植物體內的氮、磷含量都達到甚至超過其生長所需的最低值。氮、磷在水生植物體內的存儲比在藻類體內更加穩定，收割水生植物時，被其吸收的氮、磷等營養物質也隨之離開了水體，進而達到凈化水體的目的[1]。水體中過量的氮、磷會對水體造成富營養化，使湖泊、河流的透明度降低，水質變差，因而也成為評價水質好壞的重要指標。

近年來，隨著集約化養殖業的快速發展和中小養殖場數量的增加，養殖廢水的治理和凈化已成為當前社會重視和關注的問題。利用水生植物進行污水的凈化近年來也被廣泛應用，水生植物因其具有生長繁殖快、凈化效果好以及可回收利用等諸多優點常用于養殖污水的生態處理[2]，適宜的水生植物是影響凈化效果的關鍵因素。本試驗主要是對比幾種水生植物，比較其對于污水的凈化能力。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

準備16只相同規格的PVC桶（桶高60 cm、長2 m，寬2 m），將相同濃度的養殖廢水分別倒入16只桶內，一只桶作為對照組不種植植物，其余每3只桶作為一組，分別種植水葫蘆、水花生、空心菜、水白菜、狐尾藻；空心菜是購買種子自己種植，其余水生植物均來自附近水塘，且要選取個體均勻完整、葉子較小的，以便有利于后期培養。

1.2 試驗方法

試驗時間2020年7月13日至8月17日，每隔1周采樣1次，每天上午9：00采集污水樣品，以測定水中化學需氧量（COD）、氨氮（NH＋4-N）、總氮（TN）、總磷（TP）的濃度變化。為了更好地讓植物進行光合作用，整個試驗過程在戶外進行。為了防止腐敗植物對水樣化學物質濃度產生的影響，要定期清理水中的腐敗水葫蘆、水白菜和水花生，狐尾藻和空心菜要定期收割。

總磷的測定采用鉬酸銨分光光度法（GB 11893—1989），總氮的測定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636—2012），氨氮的測定采用蒸餾-中和滴定法（HJ 537—2009），COD的測定采用重鉻酸鹽法（HJ 828—2017）。

去除率計算：去除率＝［（初始濃度－最終濃度）/初始濃度］×100%

2 結果與分析

2.1 5種植物對污水中COD、氨氮、總氮、總磷的去除率

從表1中可以看到，5種水生植物對畜禽污水中的COD、氨氮、總氮、總磷均有不同的去除效果；對照組也有不同的變化，這與污水中的浮游生物、細菌等本身的代謝水平有關；所有的試驗組中，污水的透明度和水質均有了很大的改善。對于沉水植物狐尾藻而言，氮、磷的去除效果一般或者相對較差，而浮水植物水葫蘆和水白菜的去除效果相對較好，這與張揚等[1]的研究結果一致。

2.2 5種植物處理后的污水總氮的濃度變化

從表1、圖1可看出來，水葫蘆去除TN效果最理想，約為54%，水花生、狐尾藻和空心菜的差距不大。在第20天時，除了水花生，其余水生植物處理過的污水TN都有所升高，處理總氮效果的水平依次是水葫蘆＞水白菜＞（狐尾藻、水花生）＞空心菜，以上數據也同時說明水花生與水白菜對水體中TN的去除效果差異不明顯，這與張艷萍等[3]、杜興華等[4]的研究結果一致；空白對照組的去除率也有3%。

圖1 TN濃度的變化

2.3 5種植物處理后的污水總磷的濃度變化

從表1、圖2可看出來，水葫蘆去除TP的效果最理想，約為54.3%，水白菜次之為47.8%，水花生的處理效果最弱僅為9.8%，空心菜的處理效果一般。處理總氮效果的水平依次是水葫蘆＞水白菜＞狐尾藻＞空心菜＞水花生，而空白對照組的變化差異為3%。

圖2 TP濃度的變化

2.4 5種植物處理后的污水氨氮的濃度變化

從表1、圖3可看出來，水白菜和水花生去除NH＋4-N的效果差距不大，分別為61.9%和63.5%，水葫蘆次之，為51.6%，狐尾藻和空心菜的處理效果一般，分別為37%和40.3%。處理氨氮效果的水平依次是（水花生、水白菜）＞水葫蘆＞空心菜＞狐尾藻，而空白對照組的變化為2.3%。

圖3 NH＋4-N濃度的變化

表1 5種植物對污水中COD、氨氮（NH＋4-N）、總氮（TN）、總磷（TP）的去除率

2.5 5種植物處理后的COD的濃度變化

從表1、圖4可看出來，水葫蘆處理COD的效果最好，為53.3%，空心菜次之，為31.9%，狐尾藻和水花生處理效果差異不大，分別為13.5%和16.4%。處理COD效果水平依次是水葫蘆＞空心菜＞水白菜＞（狐尾藻、水花生）。空白對照組的COD有上升的趨勢，可能與水質中含有大量懸浮物有關，歐志偉[5]也對此給出過結論，當水質中的懸浮物與增添的氧化劑產生化學反應時，使COD的測定值在原基礎上明確提升，而水質中還存在自身具備還原性的懸浮物，也會致使COD測定值出現提高的情況。

圖4 COD濃度的變化

3 結論

5種水生植物對養殖水體中NH＋4-N、TN、TP、COD均有不同程度的去除效果，不同植物處理組水體中多數物質在16 d左右最低且于20 d左右顯著升高（圖1、圖2、圖3），處理水體中TN、TP、NH＋4-N等物質含量的上升，可能與水溫的變化有關[6]，也可能是因為植物枯枝爛葉因腐爛或微生物自身的新陳代謝有關。水葫蘆、狐尾藻、水白菜等水生植物生長快，且含有較高的粗蛋白質、礦物質等營養素，是潛在的家畜飼料來源，而空心菜同時還具有一定的經濟價值而得到較多應用[7]。但是水葫蘆因是外來物種且具有爆炸式的繁殖速度，對本地物種和魚類的活動均有一定影響，許多生態學者在應用過程中存在頗多顧慮；水白菜易腐爛，狐尾藻的收割費時費力，均給實際利用帶來不便。對比幾種水生植物，可以考慮將多種植物混合種植，構成雙層次群落結構加快凈化速度，以彌補水生植物修復污染水體在周年循環中的缺陷。有研究表明，水生植物復合種植比單一種植處理污水表現出更高的凈化水平及穩定性[8]。