阮居專

[摘 要]于2017年6月1日至7月21日，以鳳眼蓮作為供試材料，進行鳳眼蓮凈化農村污水的實驗，分析鳳眼蓮對農村污水中營養(yǎng)元素的去除效果。利用數形結合的方法，對鳳眼蓮凈化污水的效果進行綜合評價。研究結果表明，鳳眼蓮對農村污水中各種營養(yǎng)元素的去除率因溫度不同有一定差異，在適宜溫度下鳳眼蓮具有較強的凈化污水效果，對TN、TP、COD和氨氮的平均去除率分別為72.53%、84.55%、64.88%和58.87%。

[關鍵詞]鳳眼蓮；氮磷；凈化效果；農村污水

[中圖分類號]X714 [文獻標識碼]A

現(xiàn)在城鎮(zhèn)污水的處理技術經過幾十年的發(fā)展已經相當成熟，污水處理大都能滿足相關的要求，但我國的整體水環(huán)境狀況仍然在不斷地惡化，究其原因我們不難發(fā)現(xiàn)農村的污水處理仍然停留在起步階段，這是導致我國水環(huán)境變化的主要原因。鳳眼蓮又稱水葫蘆，其對污水有很強的凈化作用，近年來被廣泛應用于各類水體修復工程中，查閱大量資料尚未發(fā)現(xiàn)其在農村污水處理中的應用，因此本研究旨在探索鳳眼蓮對農村生活污水凈化效果。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的鳳眼蓮采購于沭陽縣新河鎮(zhèn)顏顏花卉園藝場。于2017年5月26日開始，在室外大池清潔水體中培養(yǎng)一周之后，供實驗使用。實驗選取生長狀況良好，形態(tài)、尺寸基本一致的植株用于實驗。實驗前，用蒸餾水清洗植株根系，濾紙吸干水分，稱重之后移入供試污水中。

1.2 實驗裝置

實驗裝置采用亞克力板制成，共分為三層，該裝置由磁力泵供水，水位自動檢測儀控制其啟閉以保持水位穩(wěn)定。磁力泵機械能由固定于最下層的太陽能電池板及小型蓄電池轉化而來。上層和中間層側面各有一個橡膠管出口，三層之間以虹吸作用進行水利聯(lián)系。

1.3 實驗方法

實驗于2017年6月1日至7月21日，在合肥工業(yè)大學宣城校區(qū)開展。實驗設三個實驗組和一個對照組。由裝置上層開始，依次為第一組、第二組和第三組，實驗裝置放置于鏡亭湖東側排水口，在實驗裝置的每層合理密植經過前處理的鳳眼蓮。經鳳眼蓮處理的三組與不經處理的對照組形成對照。每隔4天采集一次水樣，測定TN、TP、COD、氨氮濃度，并計算各營養(yǎng)組分的去除率。通過處理11次的實驗數據，來對鳳眼蓮農村污水的凈化效果進行評價。

1.4 水樣的采集與分析

從2017年6月1日開始，每5d取水樣500mL，采得的水樣經濾膜過濾后，裝在聚乙烯塑料瓶中，在4℃下保存，并盡快在校水質分析實驗室進行水樣分析，測定其TN、TP、COD和氨氮含量。采樣時間都在9：00～10：00之間，避免實驗誤差。

1.5 測定方法

采集水樣中主要污染物的分析方法：TN——堿性過硫酸鉀消解，紫外分光光度法；TP——過硫酸鉀消解，鉬銻抗分光光度法；COD——重鉻酸鉀氧化法；氨氮——絮凝沉淀法預處理，納氏試劑分光光度法。具體測定方法及步驟參照《水和廢水檢測分析方法》。

1.6 數據處理

利用Microsoft Excel 2010 軟件，進行數據處理和分析。

2 結果與分析

實驗期間供試水體的平均水質指標及其變化見表1

2.1 鳳眼蓮對TN去除效果

鳳眼蓮對TN具有較強的吸收能力，經鳳眼蓮處理的污水中的TN含量顯著低于對照組。實驗開始時TN含量均為2.56mg/L，實驗結束后對照組、第一組、第二組和第三組的TN含量分別為1.88mg/L、0.84mg/L、0.68mg/L和0.59mg/L，去除率分別為26.56%、67.19%、73.44%以及76.95%。鳳眼蓮對水體中總氮的去除率波動變化，實驗前15天，經植物處理的水中TN含量減少很快，15-30天總氮含量變化平緩，30天后TN含量開始平穩(wěn)減少。

2.2 鳳眼蓮對TP去除效果

種植鳳眼蓮的污水中的TP含量都大幅度減小，并與對照組有著顯著差異。在整個實驗周期中，對照組與第一組、第二組、第三組的TP含量分別削減了0.02mg/L、0.64mg/L、0.7mg/L和0.74mg/L。實驗的前15天，三個實驗組TP含量分別削減了0.17mg/L、0.29mg/L和0.31mg/L，對比三個實驗組，我們不難發(fā)現(xiàn)第三組污水中TP含量減少最快。在15-30天的時候，無論是對照組還是實驗組，TP含量減少不明顯，總量維持在一個較高的水平。30天之后，復合人工浮島下的鳳眼蓮對TP的去除率又有了較為明顯的提升。

2.3 鳳眼蓮對COD去除效果

實驗結果顯示鳳眼蓮對COD具有較強的去除效果，經鳳眼蓮處理的污水中的COD含量較對照組有較為明顯的減少。實驗開始時COD含量均為7.45mg/L，實驗結束后對照組、第一組、第二組和第三組的COD含量分別為6.8mg/L、2.88mg/L、2.62mg/L和2.35mg/L，去除率分別為8.72%、61.34%、64.83%以及68.46%。鳳眼蓮對水體中COD的去除率并不穩(wěn)定，具有較大的波動性。實驗前15天，經植物處理的水中的COD含量減少很快，15天后COD的去除率有小范圍的下降，但整體仍具有較為高效的降解率。

2.4 鳳眼蓮對氨氮去除效果

鳳眼蓮對氨氮的去除率與對照組相比，并沒有之前三個指標那樣有特別顯著的差異，但整體的氨氮平均去除率也達到了58.87%，比對照組非鳳眼蓮凈化下39.61%的去除率高出19.26%。其中第一組、第二組和第三組對氨氮的去除率分別達到了46.1%、59.09%和71.43%，實驗結果也已達到預期目標，表明鳳眼蓮對氨氮也具有較高效的去除率。

3 討論

研究本次實驗結果，我發(fā)現(xiàn)在實驗進行到第20-30天時，鳳眼蓮對TN、TP、COD和氨氮的相對去除率都有明顯的下降，通過查閱該時間段內宣城的天氣狀況，我們發(fā)現(xiàn)該時間段內天氣處于持續(xù)高溫的狀態(tài)，以至于水溫一直維持在30℃及以上。鳳眼蓮對污水中主要營養(yǎng)元素的去除受溫度影響較大。溫度的作用機理可能有如下幾個方面原因：一是在不同溫度下鳳眼蓮生長速度有所不同，植物吸收是污水中主要營養(yǎng)元素去除的主要方式之一，溫度適宜時植物生長旺盛，生物量大，對污水中營養(yǎng)元素的吸收也最多；二是在不同溫度下鳳眼蓮根系中附著的微生物活性存在差異，不同硝化細菌有著不同最適溫度，在這一溫度微生物活性高，生物脫氮效果好；三是鳳眼蓮根系中的硝化細菌主要依靠根系的泌氧作用進行硝化脫氮，距離根系距離的遠近不同進而形成了好氧-缺氧-厭氧的微環(huán)境，當裝置系統(tǒng)溫度過高時，植物根系泌氧能力下降，根系區(qū)微環(huán)境被破壞，污水中營養(yǎng)元素去除率下降。一般情況下，鳳眼蓮生長隨溫度升高而升高，鳳眼蓮生長越旺盛，對氮、磷的累積量越大，進而去除的氮、磷量就越大。但是，當溫度過高，鳳眼蓮的生長受到抑制，其氮磷的積累量反而下降。

本實驗發(fā)現(xiàn)，用鳳眼蓮處理污水時，前期TN和TP含量快速減小，這是由于實驗前期環(huán)境溫度適中，水體養(yǎng)分富裕，鳳眼蓮生長較快，因此該階段對氮、磷等營養(yǎng)元素的吸收較快；隨著污水修復時間的延長，水體養(yǎng)分含量較低，植物生長受到限制，造成植物對總氮和總磷含量的去除變緩，但在后期的實驗中也驗證了即使在含較低營養(yǎng)元素的污水中，鳳眼蓮也具有很好的去除效率。

4 結語

通過與無鳳眼蓮的對照組比較，鳳眼蓮對農村污水中的營養(yǎng)元素具有很好的凈化效果，對TN、TP、COD和氨氮的平均去除率分別為72.53%、84.55%、64.88%和58.87%。

治理農村污水需要做到“一高三低”，即出水水質標準高；低建設成本、低運行能耗、低管理技術要求。而本裝置占地面積小，鳳眼蓮對污水處理效率高，滿足農村污水處理相關設想與要求，因此具有良好的應用前景。

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