畜禽養(yǎng)殖廢水的植物凈化技術(shù)初探

申鵬

（蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院 甘肅蘭州 730101）

0 緒論

近年來，隨著甘肅省養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，特別是規(guī)?；B(yǎng)殖場的建立，給我省農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)增長，但是養(yǎng)殖廢水中含有大量的有機(jī)質(zhì)、還會伴有重金屬、殘留藥液、消毒液、各類病原體等污染物，會嚴(yán)重污染周圍的水環(huán)境、土壤、大氣，甚至威脅人們的健康。而且養(yǎng)殖場多在農(nóng)村地區(qū)，管理人員對環(huán)境保護(hù)的意識不夠，加上污染治理的技術(shù)不到位，導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖廢水污染問題日益嚴(yán)重，繼工業(yè)污染和生活污染后，畜禽養(yǎng)殖廢水污染成為農(nóng)業(yè)面源污染第三大污染源。

1 畜禽養(yǎng)殖廢水的處理方法

養(yǎng)殖廢水的處理是近年來研究的熱點，目前的處理方法主要有物理法、化學(xué)法、生物法。物理法主要利用過濾、絮凝沉淀、吸附等方法，去除處理養(yǎng)殖廢水中的懸浮物質(zhì)，減小污染物負(fù)荷；化學(xué)法主要利用藥劑進(jìn)行中和、離子交換等去除有害物質(zhì)；生物法是養(yǎng)殖廢水最常用的方法，主要是利用微生物對有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化作用，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。

由于養(yǎng)殖廢水中污染物濃度高，成分復(fù)雜，實際中采用多種方法綜合處理才能達(dá)到較好的處理效果，然而利用這些方法，雖然可以凈化廢水，但是造價比較高，畜禽養(yǎng)殖農(nóng)民和經(jīng)營者無法承受。因此，如何探尋一個新技術(shù)、新方法，既能很好的處理廢水，保護(hù)環(huán)境，又能降低成本，節(jié)約費(fèi)用，這是解決養(yǎng)殖業(yè)污染的關(guān)鍵。因此低投資的植物修復(fù)技術(shù)被引入養(yǎng)殖污水處理中，這種方法投資低、運(yùn)行費(fèi)用低、利用自然界本身的植物去凈化廢水，對于一些中、小型養(yǎng)殖場適用，也是實現(xiàn)人與自然和諧健康發(fā)展、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一條新的技術(shù)創(chuàng)新路線。

2 植物凈化修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)（phytoremediation）技術(shù)是以植物忍耐和超量某種或某些污染物質(zhì)的理論為基礎(chǔ)，利用植物及其共存微生物組成的生物體系，對廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行吸收、消化、轉(zhuǎn)化、富集，將有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒無害，或者蓄積在植物體內(nèi)，從而達(dá)到降低污染物濃度、凈化水質(zhì)的目的。通過植物不但可以去除廢水中的污染物質(zhì)，通過植物體的吸收，實現(xiàn)水中一些營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)利用，還可以綠化養(yǎng)殖場環(huán)境、改善大氣環(huán)境，促進(jìn)整體生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。

植物的水質(zhì)凈化修復(fù)功能主要有以下幾點：

2.1 促進(jìn)懸浮物質(zhì)的沉降

水生植物利用其發(fā)達(dá)的根系，在水中形成茂密植被，形成密集的過濾層，減緩水流，通過沉淀或黏附，降低廢水中懸浮物或不溶性膠體物質(zhì)，促進(jìn)廢水中懸浮物的沉降；植物根部釋放出氧氣形成根際氧化區(qū)，使底泥有厭氧狀態(tài)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)，利用微生物進(jìn)行好氧分解。因此，想要降低污水中懸浮物，可以選用根系發(fā)達(dá)的一些植物。

2.2 降低水中N、P的含量

無機(jī)營養(yǎng)元素N、P是引起水體富營養(yǎng)化的主要原因，利用植物降低污染水體中的N、P等物質(zhì)是治理水體富營養(yǎng)化很有效的途徑。由于N、P是植物體的主要結(jié)構(gòu)組成，因此植物生長時，對廢水中N、P等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收速率很快，如果生物量能夠被有效利用，則通過收割植物，廢水中的氮磷等營養(yǎng)污染物就能被帶出。中科院水生生物研究所（陳金霞等，2000）在湖北黃石完成了具有污水凈化和污水資源化雙重功能的新型穩(wěn)定塘設(shè)計，試驗結(jié)果表明，即使在冬季，氣溫較低，植物對N、P的去除率也較高。另有報道，被制成浮床的香根草松、水芹多花黑麥草等對去除水體中的N、P和抑制藻類滋生均有明顯的作用（劉淑媛等，1999）（閻水玉，1999）（馬立珊，2000）。

通過多位學(xué)者對N、P植物修復(fù)的研究發(fā)現(xiàn)，植物中各器官的N、P含量均高于空白對照，實驗前N、P在植物體的分布規(guī)律為根＞葉＞莖，經(jīng)過植物吸附污水后，分布規(guī)律為葉＞根＞莖，可以看出，植物的葉對N、P的吸收率最高、其次為莖、最后是根部。此研究結(jié)果對于去除N、P有很好的思路指導(dǎo)，在處理高濃度N、P時，可以選用一些枝葉發(fā)達(dá)的植物進(jìn)行凈化處理。

2.3 吸收、分解有機(jī)污染物

有機(jī)物進(jìn)入植物體內(nèi)有著多種代謝機(jī)制，包括富集、轉(zhuǎn)化和降解。

植物除了直接吸收、分解有機(jī)物外，還可以通過根系分泌有機(jī)酸類物質(zhì)，刺激根際微生物群落的活性，促進(jìn)微生物對有機(jī)污染物的降解。

隨著生態(tài)要求的提高，植物凈化廢水中有機(jī)物的相關(guān)研究報道也越來越多。廖新俤等（2004年）研究了應(yīng)用于養(yǎng)豬場廢水處理的植物，通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，針對養(yǎng)豬場養(yǎng)殖廢水，最適用的植物是風(fēng)車草和香根草。趙麗娜等（2007年），研究植物對污水中有機(jī)污染物TN、TP、CODcr的去除效果，研究發(fā)現(xiàn)，蘆葦、菖蒲、香蒲這3種植物對這些有機(jī)污染物均有良好的去除效果。ReddyK.R等（1985）通過對8種水生植物的研究發(fā)現(xiàn)：夏季鳳眼蓮的除氮效果最好，而冬季除氮效果最好的植物是水鱉。

不同污水中有機(jī)污染物的含量都不相同，因此想要探索出適用不同養(yǎng)殖廢水的凈化植物，應(yīng)該通過實驗研究，針對不同地區(qū)進(jìn)行植物篩選，選擇一種或幾種耐污能力較強(qiáng)的植物進(jìn)行搭配，實現(xiàn)廢水凈化的植物修復(fù)。

2.4 對重金屬的吸收

重金屬污染與其他污染物不同，不能直接通過植物降解，只能將重金屬從污染水體中轉(zhuǎn)移至植物體內(nèi)，從而將降低水中重金屬的濃度。重金屬在水生植物體內(nèi)不同部位的分布特點一般是根＞莖＞葉。這主要由于植物為了避免重金屬對其生理活動的毒害，通過一定的解毒機(jī)制避免重金屬的向上部遷移。因此只要尋找到能夠超累積或超耐受該有害重金屬的植物，將重金屬污染物從水中轉(zhuǎn)移至植物特定部位，再將植物進(jìn)行處理，或者依靠植物將重金屬固定在某一空間防止其擴(kuò)散。

研究表明，植物能吸收大量的重金屬污染物并積累在植物組織里。對重金屬元素的吸收量超過一般植物100倍以上的植物被稱為超積累植物，其積的 Cr、Co、Ni、Cu、Pb 等元素的含量一般在 0.1%以上，積累的Mn、Zn含量一般在1%以上。因此，植物修復(fù)重金屬污染的方法往往是尋找能夠超累積或超耐受該有害重金屬的植物，將金屬污染物以離子的形式從地表水中轉(zhuǎn)移至植物特定部位，再將植物進(jìn)行處理，或者依靠植物將金屬固定在一定環(huán)境空間以阻止其進(jìn)一步擴(kuò)散。

3 結(jié)語

雖然植物修復(fù)在我國起步較晚，但已經(jīng)有了很多研究成果，植物修復(fù)技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖廢水的凈化處理上有很大的應(yīng)用前景。植物修復(fù)技術(shù)在處理效果、經(jīng)濟(jì)效果、景觀效果、可持續(xù)發(fā)展程度等方面均體現(xiàn)出了優(yōu)越性。利用綠色植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)，可以實現(xiàn)人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展。