水生植物對城市污水的生物凈化效果研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的迅速增長，城市污水排放量日益增大。由于環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)跟不上城市發(fā)展速度，很大部分城市的污水未經(jīng)處理就直接排放，城市污水成為環(huán)境污染的重要來源。城市污水中含有大量COD、NH3-N、重金屬等污染成分，這些污染物質(zhì)很容易通過食物鏈進(jìn)入人體，給人民身體健康造成危害。傳統(tǒng)的城市污水治理方法存在投資大、成本高、工藝復(fù)雜、很難大面積推廣、易造成二次污染等缺點。因此篩選出治理成本低和效果好的城市污水治理技術(shù)已成為城

2、市發(fā)展過程中急需解決的重大課題。 本研究采用全面踏查和典型調(diào)查相結(jié)合的研究方法，對福建主要城市(包括福州、廈門、泉州、漳州、莆田、龍巖、南平)污水污染現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，分別從日處理量、服務(wù)面積、服務(wù)人口、占地面積、SS、TN、NH3-N、TP、COD及重金屬污染等方面分析福建主要城市污水的處理現(xiàn)狀和污染；在對福建主要城市污水污染狀況全面掌握基礎(chǔ)上，選擇福建生長的9種水生植物(美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、鴨跖草、風(fēng)車草、長鬃蓼、荷

3、花、茭白、短葉茳芏)為研究材料，通過室內(nèi)污水模擬試驗，在不同污染物脅迫條件下進(jìn)行9種水生植物對模擬污水SS、1N、NH3-N、TP、COD及重金屬等污染物的吸附效果比較，同時利用現(xiàn)實生活污水進(jìn)行室內(nèi)脅迫試驗，比較不同水生植物對不同污染物的吸附效果，試圖從中篩選出具有較高富集能力并適合福建城市污水治理的水生植物，供福建城市污水植物凈化上應(yīng)用。主要研究結(jié)果如下： 1、對福建7個城市生活污水污染狀況的調(diào)查表明：福建不同城市生活污水的污

4、染狀況存在較大差異。根據(jù)國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)二級標(biāo)準(zhǔn)，福建不同城市生活污水TP和COD均超標(biāo)，7種重金屬含量較低。與國家地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)V類標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)相比，福建不同城市生活污水TN、NH3N、TP、COD均超標(biāo)，Cu、Zn未超標(biāo)，Cd、Cr、Mn、Ni、Pb均有不同程度超標(biāo)，其中漳州、廈門、莆田、泉州的Cd超標(biāo)1倍；廈門、泉州的Cr分別超標(biāo)0.2、0.6倍；漳州、廈門、莆田、泉州、龍巖

5、、南平的Pb分別超標(biāo)1.8、1.4、2.9、1.7、1.6、1.6倍。 2、對福州市6個污水處理廠污水污染狀況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：根據(jù)國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)二級標(biāo)準(zhǔn)，福州市各污水處理廠污水中的TP均超標(biāo)：除祥坂污水處理廠外，其它污水處理廠COD均超標(biāo)；大學(xué)城污水處理廠、快安污水處理廠的NH3-N超標(biāo)；7種重金屬含量較低，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)。與國家地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)V類標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)相比，福州市各污水處

6、理廠生活污水的TN、NH3-N、TP、COD均超標(biāo)，Cu、Zn未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)，其它5種重金屬均超標(biāo)，其中馬尾、快安的Cd分別超標(biāo)2、1倍；金山、大學(xué)城、馬尾、快安的Cr分別超標(biāo)0.2、0.1、3、2.2倍；祥坂、大學(xué)城、馬尾、快安的Pb分別超標(biāo)1、1.2、2.4、1.5倍。 3、在對福建水生植物資源全面調(diào)查基礎(chǔ)上，選擇美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、鴨跖草、風(fēng)車草、長鬃蓼、荷花、茭白、短葉茳芏9種植物為供試植物，進(jìn)行3種不同濃度模擬污水

7、條件下氮、磷吸附能力的比較，結(jié)果表明：不同水生植物對模擬污水均有一定吸附效果，不同植物對氮、磷的吸附能力表現(xiàn)出一定差異。在輕度脅迫下，空心蓮子草對NH3-N吸附率最高(53.79％)，荷花對TN吸附率最高(48.75％)，鳳眼蓮對TP吸附率最高(70.10％)；在中度脅迫下，鳳眼蓮對NH3-N吸附率最高(61.39％)，茭白對TN吸附率最高(52.23％)，鳳眼蓮對TP吸附率最高(80.15％)；在重度脅迫下，茭白對NH3-N吸附率最高

8、(55.70％)，鳳眼蓮對TN和TP吸附率都最高(分別為40.42％和69.58％)。因此鳳眼蓮、空心蓮子草、茭白3種植物適合福建城市污水污染的治理。 4、不同濃度污水脅迫下對9種水生植物氮的測定表明：在不同脅迫條件下不同水生植物的氮濃度存在較大差異。均以荷花地上和地下部分氮濃度均最大，在輕度脅迫下分別達(dá)到25.85g·kg-1和23.90g·kg-1，在中度脅迫下分別達(dá)到26.41g·kg-1和24.09g·kg-1，在重度脅

9、迫下分別達(dá)到25.53kg-1和26.18kg-1，因此荷花對氮有很強富集能力。在輕度脅迫下美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、鴨跖草、長鬃蓼、荷花、短葉茳芏地上部分與地下部分氮比值均大于1；在中度脅迫下除風(fēng)車草和茭白外，其它7種水生植物地上部分與地下部分氮比值大于1；在重度脅迫下除風(fēng)車草和荷花，其它7種水生植物地上部分與地下部分氮比值大于1。說明這些水生植物吸收的氮能更多地向地上部分遷移，有利于城市污水氮污染的治理。 5、對不同脅迫條

10、件下9種水生植物磷含量測定發(fā)現(xiàn)：在輕度脅迫下美人蕉地上部分含磷量最高，空心蓮子草次之，除鴨跖草和短葉茳芏外，其它7種水生植物地上部分與地下部分磷比值大于1，短葉茳芏地下部分磷含量最高，鳳眼蓮磷含量最低；在中度脅迫下美人蕉地上部分含磷量最高，空心蓮子草次之，美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、風(fēng)車草、長鬃蓼地上部分與地下部分磷比值大于1，美人蕉地下部分磷含量最高，鳳眼蓮磷含量最低；在重度脅迫下美人蕉地上部分含磷量最高，風(fēng)車草地上部分含磷量最低，美

11、人蕉地下部分磷含量最高，鳳眼蓮磷含量最低，鳳眼蓮、空心蓮子草、長鬃蓼、荷花地上部分與地下部分磷比值大于1。地上部分與地下部分磷比值大于1，表明這些水生植物吸收的磷能很快從根系向莖葉轉(zhuǎn)移。因此美人蕉對磷有很強富集能力，最適合城市污水磷污染的治理。 6、通過9種水生植物對模擬污水重金屬的吸附結(jié)果表明：美人蕉、短葉茳芏對Cu的吸附在第7天達(dá)最低值，長鬃蓼、空心蓮子草、鴨跖草對Cu的吸附在第10天達(dá)最低值，鳳眼蓮對Cu的吸附在第5天達(dá)最

12、低值，其中長鬃蓼對Cu的吸附率最高，達(dá)68.78％；美人蕉、短葉茳芏、長鬃蓼對Pb的吸附均在第7天達(dá)最低值，空心蓮子草、鴨跖草對Pb的吸附在第3天達(dá)最低值，鳳眼蓮對Pb的吸附在第5天達(dá)最低值，其中長鬃蓼對Pb的吸附率最高；美人蕉、長鬃蓼、空心蓮子草、鴨跖草、鳳眼蓮對Zn的吸附均在第10天達(dá)最低值，短葉茳芏對Zn的吸附在第1天達(dá)最低值，其中鳳眼蓮對zn的吸附率最高；美人蕉、短葉茳芏、長鬃蓼、空心蓮子草對Cr的吸附在第10天達(dá)最低值，鴨跖草

13、、鳳眼蓮對cr的吸附在第7天達(dá)最低值，其中長鬃蓼對cr的吸附率最高。 7、不同水生植物對重金屬的吸收富集能力存在明顯差異。除美人蕉地上部分Pb富集系數(shù)小于1外，其它植物不論地上部分和地下部分富集系數(shù)均大于1，說明它們對4種重金屬均有較強的富集能力。Pb吸收富集能力最強的是鳳眼蓮(地上部分15.38，地下部分40.82)；Cu吸收富集能力最強的是風(fēng)眼蓮(地上部分69.23，地下部分114.33)；Zn吸收富集能力最強的是空心蓮子草

14、地上部分(地上部分8.84)和鳳眼蓮地下部分(地下部分18.96)；Cr富集能力最強的是空心蓮子草地上部分(地上部分27.39)和鳳眼蓮地下部分(地下部分81.41)。 8、通過7種水生植物對現(xiàn)實城市污水氮、磷去除能力的比較結(jié)果表明：在試驗15d內(nèi)7種水生植物對生活污水氨氮有很好吸附效果，對NH3-N吸附能力的大小排序為鳳眼蓮>短葉茳芏>美人蕉>風(fēng)車草>空心蓮子草>鴨跖草>長鬃蓼；對TN吸附能力大小排序為美人蕉>短葉茳芏>鳳眼蓮

15、>長鬃蓼>風(fēng)車草>鴨跖草>空心蓮子草；對TP吸附能力大小排序為美人蕉>風(fēng)車草>鳳眼蓮>長鬃蓼>鴨跖草>短葉茳芏>空心蓮子草。 9、對現(xiàn)實城市污水模擬條件下不同水生植物氮、磷的測定結(jié)果表明：鳳眼蓮地上部分氮含量最高，風(fēng)車草最低；鳳眼蓮地下部分氮含量最高，長鬃蓼最低。除風(fēng)車草外，不同植物地上部分與地下部分氮的比值均大于1；鳳眼蓮地上部分磷含量最高，為11.35g·kg-1，風(fēng)車草最低，為1.82g·kg-1；鳳眼蓮地下部分磷含量最高