西芹凈化畜禽養(yǎng)殖廢水效果研究

胡清泉，楊仁燦，沙茜，常雅潔，張斌，劉韶娜，趙智勇

(云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院 畜禽養(yǎng)殖環(huán)境控制研究所，云南 昆明 650224)

畜禽養(yǎng)殖污水最大的特點(diǎn)就是含氮磷濃度高，氮磷的去除一直是養(yǎng)殖廢水處理的瓶頸。目前已報(bào)道的多數(shù)工藝要么氮磷去除率差，要么投資過(guò)大，運(yùn)行成本高，限制了這些模式的推廣應(yīng)用，同時(shí)這些處理工藝主要是能量間的轉(zhuǎn)換，對(duì)于畜禽廢水中的有機(jī)物質(zhì)沒(méi)有達(dá)到真正意義上的去除，其資源化利用程度較低。鑒于目前處理模式的局限性，尋找或設(shè)計(jì)一種投資少、能耗低、資源化利用高的生態(tài)經(jīng)濟(jì)工藝替代模式迫在眉睫。水生生態(tài)修復(fù)技術(shù)為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)可能的途徑，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。劉士哲等[1]研究了豬場(chǎng)污水漂浮栽培植物修復(fù)系統(tǒng)的組成及凈化效果,發(fā)現(xiàn)美人蕉、香根草、雍菜、細(xì)葉尊距花等在污水處理系統(tǒng)中生長(zhǎng)良好，并具有很好的水質(zhì)凈化效果和廣泛的應(yīng)用前景。桑連海等[2-4]開展了水培芹菜的栽培試驗(yàn)，結(jié)果表明，水芹對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體、沼液均具有良好的凈化效果。

西芹，傘形科植物，產(chǎn)量高，單株重量可高達(dá)2kg以上。其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，具有防癌降壓、退熱解毒、宣肺利濕、清熱利尿的功效，可治療痄腮和便血等癥，對(duì)泌尿系統(tǒng)感染亦有很好的輔助治療作用，是一種優(yōu)良的食療保健蔬菜。西芹喜涼、喜濕，是一淺根性蔬菜，根系吸收能力弱，在西芹生長(zhǎng)的旺期，能否及時(shí)供給足夠的水分將直接影響西芹的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究采用西芹作為水培植物，利用畜禽養(yǎng)殖污水作為水培營(yíng)養(yǎng)液，研究西芹在畜禽養(yǎng)殖污水中的生長(zhǎng)情況及其對(duì)畜禽養(yǎng)殖污水的凈化效率，為利用養(yǎng)殖污水開展西芹水培提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與育苗

本試驗(yàn)養(yǎng)殖污水來(lái)自于云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院畜禽養(yǎng)殖環(huán)境控制研究所內(nèi)，供試西芹苗來(lái)自昆明本地蔬菜種植基地。選擇生長(zhǎng)良好，長(zhǎng)勢(shì)整齊、旺盛的西芹植株，洗去根部基質(zhì)，移栽于65cm×35cm的漂盤中，馴化1周備用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院畜禽養(yǎng)殖環(huán)境控制研究所試驗(yàn)大棚內(nèi)進(jìn)行，設(shè)7個(gè)處理濃度(10倍稀釋液、20倍稀釋液、30倍稀釋液、40倍稀釋液、50倍稀釋液、100倍稀釋液、200倍稀釋液)，其主要生化指標(biāo)見(jiàn)表1。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，采用泡沫漂盤栽培，每株西芹重量為(11.31±0.5)g，每個(gè)漂盤種植西芹15株，株距為12cm，行距15cm，定植于45cm×16cm×70cm的塑料培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)箱總注入不同濃度的養(yǎng)殖污水35L，每天進(jìn)行補(bǔ)水以保證試驗(yàn)過(guò)程中污水濃度不變。

表1 不同濃度污水主要生化指標(biāo) 單位：mg/L

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

取不同稀釋濃度養(yǎng)殖污水500mL檢測(cè)其COD、NH4-N、TP等生化指標(biāo)。方法如下: CODCr采用重鉻酸鉀法， NH4-N 采用納氏試劑光度法，總磷采用鉬酸銨分光光度法[5]。

試驗(yàn)期間，觀察記錄西芹的生長(zhǎng)狀況。采集不同濃度養(yǎng)殖污水檢測(cè)其COD、NH4-N、TP等生化指標(biāo)。同時(shí)，收獲西芹，記錄鮮重，計(jì)算相對(duì)生長(zhǎng)率。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用EXCEL和 SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度畜禽養(yǎng)殖污水對(duì)西芹生長(zhǎng)的影響

西芹除在10倍畜禽養(yǎng)殖污水中出現(xiàn)爛根、葉片泛黃的情況外，其他濃度養(yǎng)殖污水中的西芹生長(zhǎng)狀況均表現(xiàn)良好，其生物量見(jiàn)表2。由表2可以看出，西芹在10倍養(yǎng)殖污水中不能存活，出現(xiàn)了生物量倒減的現(xiàn)象，由此可見(jiàn)西芹不能耐受較高濃度的畜禽養(yǎng)殖污水，這主要是由于較高濃度養(yǎng)殖污水中含有較高的有機(jī)物質(zhì)、高磷、高氮，脅迫植物根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，造成了爛根現(xiàn)象。20倍、30倍、40倍、50倍、100倍、200倍養(yǎng)殖污水中，西芹生長(zhǎng)良好，以30倍污水中的西芹生物量最大為31.50g，其相對(duì)生長(zhǎng)率為1.77%。40倍、50倍、20倍生長(zhǎng)較好，生物量分別為29.88g、25.71g和20.85g，相對(duì)生長(zhǎng)率為1.63%、1.27%和0.84%,與30倍污水中相比生物量分別低1.62g、5.79g、10.65g。由于100倍、200倍養(yǎng)殖污水濃度較低，西芹在試驗(yàn)的前期很

表2 不同濃度污水對(duì)西芹生物量的影響

容易適應(yīng)，生長(zhǎng)良好，但生長(zhǎng)第10天出現(xiàn)了葉子泛黃、生長(zhǎng)速度變慢現(xiàn)象，這主要是隨著西芹的生長(zhǎng)，其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求越來(lái)越多，而污水中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度較低，不能滿足西芹的生長(zhǎng)需求，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)速度變緩。綜合以上結(jié)果，表明西芹適宜在30倍畜禽污水中生長(zhǎng)，其COD含量為510.42mg/L，氨氮含量為52.24mg/L，總磷含量為26.18mg/L。

2.2 西芹對(duì)不同濃度畜禽養(yǎng)殖污水的去除效率

西芹的生長(zhǎng)狀態(tài)是評(píng)價(jià)西芹去除畜禽養(yǎng)殖污水效率最為直觀的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)， 西芹生長(zhǎng)越好，其去除效率就越高。由表3可知，西芹對(duì)畜禽養(yǎng)殖污水COD的去除效果由高到低依次為30倍、50倍、100倍、40倍、200倍、20倍、10倍，降解效率最高的是稀釋30倍的養(yǎng)殖污水，降解效率為80.54%，與50倍、100倍、40倍、200倍污水中的降解效率差距不大，分別高0.36、0.45、2.26、5.1個(gè)百分點(diǎn)，與稀釋20倍、10倍的相差較大，分別高21.17、72.99個(gè)百分點(diǎn)。由于西芹在10倍畜禽養(yǎng)殖污水中不能生長(zhǎng)，導(dǎo)致其對(duì)COD的降解效率最低為7.55%。

氨氮降解效率方面，除在10倍、20倍養(yǎng)殖污水中，氨氮去除效果均較高，西芹在30倍、40倍、50倍、100倍、200倍畜禽養(yǎng)殖污水中的去除效率分別為85.39%、85.15%、88.75%、90.24%、90.88%,200倍污水中的氨氮降解效率最高，由此可見(jiàn)低濃度養(yǎng)殖污水中栽培西芹對(duì)氨氮去除效率更高，這與葉美鋒[3]等人的研究結(jié)果一致。

總磷降解效率方面，總體來(lái)看與COD、氨氮降解趨勢(shì)一致，40倍養(yǎng)殖污水中磷的降解效率最高為81.61%，30倍、50倍、100倍養(yǎng)殖污水中的降解效率差距不大，分別為78.33%、78.42%、79.61%。由于10倍污水中COD、氨氮、總磷濃度較高，西芹不能生長(zhǎng)，磷的降解效率最低僅為0.43%，這可能是養(yǎng)殖污水中的微生物對(duì)磷的降解吸收所致。西芹雖然能在20倍養(yǎng)殖污水中生長(zhǎng)，但不是西芹生長(zhǎng)的適宜濃度，其對(duì)磷的降解效率較低為53.06%。

綜合西芹對(duì)養(yǎng)殖污水COD、氨氮、總磷的降解效率，西芹在30～200倍養(yǎng)殖污水中生長(zhǎng)，其對(duì)養(yǎng)殖污水的降解效率最好，COD降解效率最高為80.54%，氨氮為90.88%，總磷為81.61%。

表3 西芹對(duì)不同養(yǎng)殖濃度污水降解的效率 單位：%

3 小結(jié)

從西芹在不同濃度養(yǎng)殖污水中的生長(zhǎng)狀況及其對(duì)養(yǎng)殖污水的凈化效率，可得出西芹對(duì)養(yǎng)殖污水具有較高的耐受性，COD的耐受度為700～800mg/L，氨氮約為80mg/L，總磷約為40mg/L。稀釋30倍、40倍養(yǎng)殖污水中的西芹的生物量最高為31.50g、29.88g，相對(duì)生長(zhǎng)率為1.77%、1.63%，且對(duì)COD、氨氮、總磷的降解效率較高，可作為西芹處理畜禽養(yǎng)殖污水的最適宜濃度。利用西芹處理養(yǎng)殖污水是一條能帶來(lái)良好經(jīng)濟(jì)效益的確實(shí)可行路徑，既達(dá)到了資源化利用的目的，又實(shí)現(xiàn)了減量化處理理念。