水培植物对农家乐餐饮废水的净化效果研究

应俊辉　陈茂铨　王东明　陈兵红

摘要[目的] 为农家乐废水污染的水体实施生态修复提供研究基础。[方法] 以农家乐餐饮废水为净化对象，选取春羽、鹅掌柴、虎皮兰和绿萝这4种常见水培植物进行废水净化效果试验。[结果] 春羽、鹅掌柴、虎皮兰和绿萝对农家乐餐饮废水均具有较好的净化能力，对CODCr的去除率为48.5%～77.7%，TP的去除率達91.2%，NH+4N的去除率达89.8%，均优于对照处理。[结论] 春羽、虎皮兰对农家乐餐饮废水具有良好的耐污能力和适应性。

关键词水培植物；餐饮废水；农家乐；废水处理

中图分类号S682.32；X703.1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）09-02693-03

基金项目浙江省科技厅计划项目（2012R30048）；浙江省丽水市公益性技术应用项目（2013JYZB06）。

作者简介应俊辉（1976- ），男，浙江缙云人，讲师，工程师，硕士，从事农村水污染控制及生态修复技术研究。

近年来，农家乐休闲旅游业作为一种新型的休闲方式呈现出迅猛的发展势头。2012年发布的浙江省国民经济和社会发展统计公报数据显示，全省累计发展农家乐休闲旅游特色村（点）2 765个，从业人员10.2万人，营业收入达70.5亿元。农家生活、田园风情以及村风民俗，让人们休闲的同时，也带来了环境污染，特别是其中餐饮废水污染问题尤为典型。

目前，谢志刚等开展的农家乐污水中溶解性有机质的三维荧光特性研究表明，农家乐污水经受纳水体稀释和净化后，类蛋白质荧光强度仍远高于地表水，其对受纳水体的污染不容忽视[1]。对于农家乐废水的处理，王锐等提出了2种技术思路，即结合当地的环境特征选择集中式处理技术或分散式处理技术[2]。部分学者采用生物强化絮凝/垂直潜流湿地[3]、A/O+复合流人工湿地[4]、厌氧结合人工湿地[5]等组合工艺开展集中式处理技术研究；另一部分学者结合大多数农家乐相对偏僻的地理位置特点，开展了多介质土壤层系统[6]、复合人工湿地[7]、小型一体化 MBR 系统[8]等分散式处理技术的研究。这些研究均为农家乐废水处理提供了有效的技术参考，但距离低成本、管理方便的要求还存在一定的距离，特别是集中式处理技术在许多农村地区实施难度很大。目前水培植物的污水净化研究刚刚兴起，从配合农家乐景观造景的角度出发，更有双赢的实用价值。因此，笔者选取春羽、鹅掌柴、虎皮兰和绿萝等4种常见水培植物开展农家乐废水净化效果试验，通过对比选取较优植物种类，并为农家乐废水污染的水体实施生态修复提供新思路。

1试验设计与研究方法

1.1工艺设计结合农家乐餐饮废水的特点，选择“格栅-隔油-水培净化池”模式处理废水，把“格栅-隔油”作为前处理，将过滤、沉淀和隔油后的出水引入水培净化试验池，经水培植物净化处理后再出水排放。具体净化工艺流程如图1所示。

1.2供试植物试验选择目前市场较常见的4种水培植物：春羽（Philodenron selloum Koch）、鹅掌柴（Schefflera octophylla Lour.Harms）、虎皮兰（Sansevieria trifasciata）和绿萝（Scindapsus aureum）。

供试植物均来自丽水职业技术学院水培培育场。净化试验前，所选水培植物生长状况良好，无枯叶等明显病状特征。并提前7 d将水培植物从营养液生长环境移至清水环境进行试前驯化培养。

1.3试验设计考虑给予水培植物较适宜的净化负荷，供试样液为当地一家农家乐餐饮废水经“格栅-隔油”前处理后的出水。供试样液水质主要指标中pH为6.84，COD、TP、NH+4N、油脂分别为381.22、3.41、25.60、41.49 mg/L。

将75 L供试水样注入0.50 m（长）×0.50 m（宽）×0.40 m（高）的方形水池中，然后将经驯化的水培植物移入水池，水培根系在移入前用吸水纸进行无损伤清理，减少干扰水分带入。设无植物水池作为空白对照，同步开展水质指标的测定。试验设置2个重复组，并定期补充蒸馏水至水池内的起始水位，以克服由水分蒸发和植物蒸腾损失水分带来的浓度误差。

试验期正值春夏交接，当地气温为10～20 ℃左右，每15 d为一个试验周期，在净化试验中的第0、3、6、9、12、15天取水样，共6次，每次取样100 ml，同步开展水质指标测定。

1.4分析方法试验期间定期开展植株生长状态观测和水质测定试验。通过对植株最长根长、最高株高、最宽叶宽、CODCr、TP、NH+4N和pH等主要指标的定期观测，研究水培植物的生长状态和净化处理效果。其中，CODCr用快速消解分光光度法（HJ/T 3992007）测定；TP用钼酸铵分光光度法（GB/T 1189389）测定；NH+4N用纳氏试剂分光光度法（HJ 5352009）测定；pH用玻璃电极法（GB/T 692086）测定。

2结果与分析

2.1水培植物生长情况分析试验期间，供试植物整体生长状况良好，叶片翠绿，均无明显枯黄叶片出现，说明供试植物对农家乐餐饮废水具有较强的耐污能力和适应性，生长状况基本不受影响。表1数据显示，4种供试植物水生根长、植株高和叶片宽均有不同程度的生长增量。其中，春羽和虎皮兰平均生长增量接近45%，增幅明显，具有一定的适应性优势；鹅掌柴和绿萝平均生长增量相对较低，分析与植株自身生长速率相关，但不足以直接说明适应性的劣势。但从45 d的生长状态来看，绿萝生长增量不足16%并出现少许的烂根现象，明显滞后于其他种类，说明其适应性相对要差。

2.2pH变化情况分析试验期间，供试水样呈现弱酸性，与餐饮废水的常规酸碱特性[9]相符合。如图2所示，供试水样pH一直在6～7之间震荡，说明水培植物对农家乐餐饮废水pH没有明显调节作用，其中水培春羽甚至存在进一步降低水体pH的可能。结合农家乐餐饮废水呈现弱酸性的基本特征，对常规处理设施存在一定的腐蚀性，从而影响污水处理工艺的稳定运行，可以考虑适当采取pH调节措施。

图2pH变化情况2.3CODCr的净化效果分析处理进程中，各供试植物对CODCr的去除效果明显，但净化效果差异也较大。如图3所示，春羽和虎皮兰的CODCr去除率较好，达到76.0%、77.7%；鹅掌柴的CODCr去除率达到69.0%；绿萝的CODCr去除率最低，只有48.5%。整个净化过程基本呈现2个阶段，一是前9 d的快速去除阶段，二是后6 d的缓慢稳定期。特别是绿萝在处理后期CODCr出现明显反弹，与水培植物水生根的部分老死脱落、腐化分解给水体带入新的有机物质有关。可以考虑引入水培植物水生根老死脱落沉淀分离的工艺手段，来减少水体净化的“二次负荷”。试验发现，水培植物的生长增量与CODCr去除率有密切的相关性，进一步证实了“水培植物生长越旺盛、根系越发达的植株，其净化能力越强”[10]这一基本规律。

2.4TP的净化效果分析处理进程中，各供试植物对TP的净化效果总体良好，平均去除率在91.2%以上。如图4所示，除鹅掌柴前段的去除速率稍有滞后，其他进程基本趋近，其中绿萝的TP去除率达到了93.3%，说明各供試植物对农家乐餐饮废水中的磷有较好的净化能力。相关研究显示，植物吸收作用是最主要的污水磷去除机制，沉淀在污水磷净化中的作用较小，污水中磷的去除与植物的生长期密切相关[11]。试验能取得良好的除磷效果，与各供试植物对农家乐餐饮废水的强适应性和良好生长直接相关。在后续研究中可以考虑多种水培植物的间栽，做进一步提高处理效果的尝试。

2.5NH+4N的净化效果分析处理进程中，NH+4N浓度在各处理组中均呈现逐渐降低趋势，4种水培植物均有较好的处理效果。如图5所示，春羽、鹅掌柴、虎皮兰、绿萝对NH+4N的去除率分别为89.8%、89.6%、90.1%、90.2%，除春羽起始阶段去除速率相当较慢外，其他表现差异不大，说明各供试植物对农家乐餐饮废水中的氮同样有较好的净化能力。相关研究显示，水培植物净化系统中，微生物及其他作用对氮去除的贡献最大，植物吸收作用对氮去除的贡献次之；而沉淀作用、粘附作用和吸附作用对氮去除的贡献相对较小[12]。在实际应用中，需要提供足够的系统处理时间和良好的微生物系统环境，来确保工艺脱氮效果。

3结论与讨论

研究结果表明，供试植物整体生长状况良好，对农家乐餐饮废水具有较强的耐污能力和适应性。从平均生长增量来看，春羽和虎皮兰较优，鹅掌柴和绿萝较次。同时，各供试植物表现出较强的农家乐餐饮废水净化能力。CODCr去除率达48.5%～77.7%，TP去除率在91.2%以上，NH+4N的去除率达89.8%，均高于对照处理，但对废水pH没有明显的调节能力。水培植物净化能力与其生长状态呈强正相关，植株生长越旺盛其净化能力越强，所以春羽、虎皮兰的净化效果优于鹅掌柴、绿萝。

总体来说，春羽、虎皮兰对农家乐餐饮废水具有更强的耐污能力和适应性，加上水培植物具有良好的观赏价值和造景功能，可以作为该废水净化的一种“双赢”选择。间种多种水培植物是否可以取得更好的处理效果，有待于在后续研究中进一步探索。

参考文献

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