微生物與植物協(xié)同去除生活污水中總氮、總磷、COD的效果研究

王興華++王云

摘要：

試驗設(shè)3個污水處理組，第Ⅰ組為微生物處理組、第Ⅱ組為植物處理組、第Ⅲ組為植物微生物協(xié)同處理組，分別在處理4、8、12、16 d時取樣測量樣品中總氮（TN）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（COD）濃度；采用SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。結(jié)果顯示，3個處理組都使污水中TN、TP、COD濃度顯著降低，表明3種處理方法都具有很好的污水處理效果。其中第Ⅲ組處理效果最好，處理16 d，使污水中TN濃度從21.5607 mg/L降低到5.2704 mg/L，TP濃度從6.1695 mg/L降低到0.8279 mg/L，COD濃度從215.3 mg/L降低到52.8 mg/L。

關(guān)鍵詞：微生物；植物；總氮（TN）；總磷（TP）；化學(xué)需氧量（COD）

中圖分類號：S182：X522文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2015）03-0045-05

Effect of Plant Synergetic with Microorganism on Removing

Total Nitrogen， Total Phosphorus and COD from Sewage

Wang Xinghua， Wang Yun

（College of Life Science， Shanxi University， Taiyuan 030006， China）

AbstractThree sewage treatment groups were set as microorganism group （Ⅰ）， plant group （Ⅱ） and plant synergistic with microorganism group （Ⅲ）. The concentrations of total nitrogen （TN）， total phosphorus （TP） and chemical oxygen demand （COD） were detected on the 4th， 8th， 12th and 16th day after treatments. The data were treated by SPSS. The results showed that the three treatment groups all reduced the concentrations of TN， TP and COD significantly， which indicated that they all had good effects on treating sewage. The group of plant synergistic with microorganism had the best effect. It could decrease the concentration of TN from 21.5607 mg/L to 5.2704 mg/L， TP from 6.1695 mg/L to 0.8279 mg/L and COD from 215.3 mg/L to 52.8 mg/L.

Key wordsMicroorganism； Plant；Total nitrogen；Total phosphorus；Chemical oxygen demand

隨著城市的發(fā)展，生活污水的治理越來越受到人們的關(guān)注，在城市生活污水中總氮（TN）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（COD）等主要污染物，會導(dǎo)致水體出現(xiàn)嚴(yán)重的污染現(xiàn)象，其中以水體富營養(yǎng)化的危害最大。水體富營養(yǎng)化是由于氮、磷被大量連續(xù)排放到水體中而使水生生物大量繁殖后造成的一系列后果。因此處理城市污水成為亟待解決的問題。在眾多處理方法中，生物方法因其處理效果好、投入少、方便管理等優(yōu)點成為研究熱點。其中微生物扮演著極其重要的角色，微生物參與氨化、硝化、反硝化作用從而達(dá)到除氮除COD的目的，它還能富集水中的磷從而達(dá)到除磷的目的；與此同時，水生植物在污水處理中的作用也同樣受到關(guān)注[10～12]。楊銀科等[1]用枯草芽孢桿菌有效處理了某西安高校內(nèi)富營養(yǎng)化湖水。唐靜杰等[2]使用不同水生植物去除營養(yǎng)鹽氮、磷，并且研究了植物對根際微生物的生長促進(jìn)作用。李先會[3]證明了水生植物與微生物在處理水體污染時有很好的協(xié)同作用。常會慶等[4]研究了植物分泌物和功能微生物的相互作用對于植物-微生物系統(tǒng)凈化水質(zhì)效果扮演的重要作用。胡智勇[5]發(fā)現(xiàn)植物微生物協(xié)同處理污水時所產(chǎn)生的大量微生物大部分生活在植物的根系周圍，成為植物的根際微生物，增強協(xié)同處理的除污能力。相關(guān)研究顯示植物和微生物在處理水體污染時都有相當(dāng)好的處理效果[6～8]。

本研究旨在比較微生物、植物單獨處理和協(xié)同處理對污水中TN、TP、COD處理效果的差異，從而得到既處理效果較好又省時省力的污水處理方法，為太原城市污水處理工作起到一定的指導(dǎo)作用。

1材料與方法

1.1試驗材料

污水取自太原市區(qū)南沙河（主要是城市生活廢水）；微生物從南沙河河水中培養(yǎng)得到，將1 mL河水接種到事先做好的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中，38℃下?lián)u瓶培養(yǎng)5 d，用1 mL離心管分裝后存放于4℃冰箱中備用；植物為美人蕉（Canna indica），在使用前將其葉片連同根部一起洗凈并用蒸餾水沖洗、浸泡兩天備用。

1.2試驗設(shè)計

設(shè)微生物單獨處理（Ⅰ組）、植物單獨處理（Ⅱ組）、植物微生物協(xié)同處理（Ⅲ組）3個組，各組內(nèi)均設(shè)3個重復(fù)。取2 000 mL污水滅菌后，分別向Ⅰ組接入1 mL前期制備存放于離心管中的微生物、Ⅱ組放入適量生長狀況良好的美人蕉小苗、Ⅲ組接入1 mL前期制備存放于離心管中的微生物并放入等量生長狀況良好的美人蕉小苗，38℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。之后每四天取一次污水樣品，5 000 r/min離心取上清液測定其TN、TP、COD濃度。每次取樣前向其中添加蒸餾水至上一次取樣后的體積，搖勻后取樣。endprint

1.3測定方法

采用GB 11894—89堿性過硫酸鉀硝解紫外分光光度法測定污水樣品中總氮（TN）；采用GB 11893—89鉬酸銨分光光度法測定污水樣品中總磷（TP）；采用GB 11914—89重鉻酸鉀法測定污水樣品中化學(xué)需氧量（COD）。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，兩因素方差分析不同處理方法與不同處理時間對污水中TN、TP、COD濃度影響的顯著性，并進(jìn)行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.13種方法處理污水TN效果

對3種處理方法不同處理時間污水中TN含量進(jìn)行方差分析（表1）可以看出，相同處理時間不同處理方法對污水中TN含量有極顯著影響（P<0.01）；相同處理方法不同處理時間對污水中TN含量同樣有極顯著影響（P<0.01）；處理方法×處理時間對污水中TN的處理效果存在顯著影響（P<0.05）。

對3組處理的TN濃度進(jìn)行多重比較（表2）可知，各樣品的TN濃度與原水樣相比都明顯降低，處理16 d，由之前的21.5607 mg/L分別降至7.1670、10.0343 mg/L和5.2704 mg/L。其中，第Ⅲ組的TN濃度除原水樣外均顯著低于第Ⅰ組（P<0.05），說明第Ⅲ組比第Ⅰ組在不同時間都表現(xiàn)出更好的TN處理效果。與第Ⅱ組相比，第Ⅲ組TN濃度在4、8 d呈現(xiàn)顯著差異（P<0.05），在12、16 d呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），說明第Ⅲ組比第Ⅱ組在不同時間都表現(xiàn)出更好的TN處理效果?？傊?，植物微生物協(xié)同處理（Ⅲ組）對污水中TN的去除效果要明顯好于微生物單獨處理（Ⅰ組）和植物單獨處理（Ⅱ組）。

對第Ⅲ組不同處理時間的TN含量進(jìn)行多重比較（表3）可看出，第Ⅲ組不同處理時間的TN濃度均呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），且呈現(xiàn)遞減趨勢，說明第Ⅲ組即植物微生物協(xié)同處理組各個樣品的TN濃度隨處理時間增加不斷降低。

2.23種方法處理污水TP效果

對3種處理方法不同處理時間污水中總TP含量進(jìn)行方差分析（表4）可以看出，相同處理時間不同處理方法對污水中TP含量有極顯著影響（P<0.01）；相同處理方法不同處理時間對污水中TP含量有極顯著影響（P<0.01）；處理方法×處理時間對污水中TP的處理效果存在極顯著影響（P<0.01）。

對3組處理的TP濃度進(jìn)行多重比較（表5）可知，各樣品的TP濃度與原水樣相比都出現(xiàn)明顯降低，處理16 d，由之前的6.1695 mg/L分別降低到2.7863、1.8717 mg/L和0.8279 mg/L。第Ⅲ組與第Ⅰ組相比，TP含量在4 d呈現(xiàn)顯著差異（P<0.05），在8、12、16 d呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），說明第Ⅲ組比第Ⅰ組在不同時間都表現(xiàn)出更好的TP處理效果。與第Ⅱ組相比，除原水樣外，第Ⅲ組TP含量都呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），說明第Ⅲ組比第Ⅱ組在不同時間都表現(xiàn)出更好的TP處理效果。即植物微生物協(xié)同處理（Ⅲ組）對污水中TP的去除效果要明顯好于微生物單獨處理（Ⅰ組）和植物單獨處理（Ⅱ組）。

對第Ⅲ組不同處理時間的TP含量進(jìn)行多重比較（表6）可看出，除12 d與16 d TP濃度沒有顯著差異外，其它各樣品不同處理時間都呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），且呈現(xiàn)遞減趨勢，說明第Ⅲ組即植物微生物協(xié)同處理組各個樣品的TP濃度在0～12 d時間段內(nèi)隨處理時間增加不斷降低，且差異極顯著。12 d與16 d的TP濃度沒有顯著差異，可能是由于植物微生物處理12 d時TP濃度已經(jīng)降低到比較低的水平。

2.33種方法處理污水COD效果

對3種處理方法不同處理時間污水中COD含量進(jìn)行方差分析（表7）可以看出，相同處理時間不同處理方法對污水中COD含量影響有極顯著差異（P<0.01）；相同處理方法不同處理時間對污水中COD含量影響有極顯著差異（P<0.01）；處理方法×處理時間對污水中COD的處理效果存在極顯著差異（P<0.01）。

對3組處理的COD濃度進(jìn)行多重比較（表8）可知，各樣品的COD濃度與原水樣相比都出現(xiàn)明顯降低，處理16 d，由之前的215.3 mg/L分別降低到81.0、92.3 mg/L和52.8 mg/L。第Ⅲ組與第Ⅰ組相比，COD含量在4 d呈現(xiàn)顯著差異（P<0.05），在8、12、16 d呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），說明第Ⅲ組比第Ⅰ組在不同時間都表現(xiàn)出更好的COD處理效果。與第Ⅱ組相比，COD含量在8 d呈現(xiàn)顯著差異（P<0.05），在4、12、16 d呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），說明第Ⅲ組比第Ⅱ組在不同時間都表現(xiàn)出更好的COD處理效果。即植物微生物協(xié)同處理（Ⅲ組）對污水中COD的去除效果要明顯好于微生物單獨處理（Ⅰ組）和植物單獨處理（Ⅱ組）。

對第Ⅲ組不同處理時間的COD含量進(jìn)行多重比較（表9）可看出，不同處理時間COD濃度除12 d與16 d之間呈顯著差異（P<0.05）外，其它都呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），且呈現(xiàn)遞減趨勢，說明第Ⅲ組即植物微生物協(xié)同處理組各個樣品中的COD濃度隨處理時間增加不斷降低。

3結(jié)論與討論

植物微生物協(xié)同處理組處理污水16 d，使污水中TN濃度從21.5607 mg/L降低到5.2704 mg/L，TP濃度從6.1695 mg/L降低到0.8279 mg/L，COD濃度從215.3 mg/L降低到52.8 mg/L，處理效率分別為75.56%、86.58%、75.48%，均達(dá)到較好的處理效果。

通過對污水TN、TP、COD處理數(shù)據(jù)的多重比較得出，各種污染物的濃度都隨著處理時間的延長逐漸降低，最后污水中各污染物濃度與原水樣的濃度均存在極顯著差異，并且植物微生物協(xié)同處理組對各種污染物的處理效果都要明顯好于微生物單獨處理組和植物單獨處理組。說明植物微生物協(xié)同處理比微生物單獨處理和植物單獨處理能更有效降低污水中TN、TP和COD濃度，這主要是由植物與微生物之間存在的相互作用引起的。植物為微生物提供較好的生存環(huán)境和部分營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而加強微生物的生物活性，微生物在生長過程中又能把水中的氮、磷等轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锔菀孜盏柠}類，方便植物吸收利用，這種相互促進(jìn)作用，使得植物微生物協(xié)同處理在處理污水TN、TP、COD方面發(fā)揮了更好的除污效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]

楊銀科， 王文科， 鄧紅章， 等. 枯草芽孢桿菌與綠蘿對富營養(yǎng)化水體的凈化[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2012， 28（27）：209-212.

[2]唐靜杰， 成小英， 張光生. 不同水生植物-微生物系統(tǒng)去除水體氮磷能力研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2009，25（22）：270-273.

[3]李先會. 水生植物-微生物系統(tǒng)凈化水質(zhì)效應(yīng)研究[D].無錫：江南大學(xué)， 2008.

[4]常會慶， 丁學(xué)峰， 蔡景波. 水生植物分泌物對微生物影響的研究[J]. 水土保持研究， 2007， 14（4）：57-60.

[5]胡智勇. 幾種水生植物根際微生物的數(shù)量動態(tài)及其協(xié)同去污能力的初步研究[D].寧波：寧波大學(xué)， 2009.

[6]李聰聰， 吳振東， 周青， 等. 植物-微生物共代謝系統(tǒng)在湖泊修復(fù)中的作用[J]. 上海環(huán)境科學(xué)， 2012， 31（6）：240-243.

[7]汪孝嵐， 曹文平， 汪銀梅， 等. 根系微生物在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用及其發(fā)展[J]. 節(jié)水灌溉， 2013（6）：4-7.

[8]吳林坤， 林向民， 林文雄. 根系分泌物介導(dǎo)下植物-土壤-微生物互作關(guān)系研究進(jìn)展與展望[J]. 植物生態(tài)學(xué)報， 2014， 38 （3）： 298-310.

[9]畢學(xué)軍， 趙佳芹， 畢海峰. 污水生物除磷原理及其生化反應(yīng)機制研究進(jìn)展[J]. 青島理工大學(xué)學(xué)報， 2006， 27（2）： 9-13.

[10]袁東海， 任全進(jìn)， 高士祥. 幾種濕地植物凈化生活污水COD、總氮效果比較[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報， 2004， 15（12）：2337-2341.

[11]張敏， 郭彬， 傅慶林. 高效去除水體中氮、磷的植物及組合植物研究[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2011， 23（6）：1210-1215.

[12]洪春來， 王衛(wèi)平， 朱鳳香， 等. 不同濕地植物對污水中氮和磷的吸收動力學(xué)特性[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2011， 23（1）：122-126.endprint