水生植物净化珍珠养殖废水效果--毕业论文.doc

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1、 本科生毕业论文(设计) 题 目： 水生植物净化珍珠蚌养殖废水效果 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： 2013年5月 目 录中文摘要2英文摘要2引言3 1. 材料与方法31.1 材料31.2试验设计与实施31.2.1 人工湿地构建41. 2. 2 实验方法 41. 2. 3 检测方法 4 2.结果与分析42.1水生植物对珍珠蚌养殖水体三形态N净化效果 42.2水生植物对珍珠蚌养殖水体TP净化效果52.3水生植物对珍珠蚌养殖水体COD净化效果62.4 水生植物O 、V 、 OS 、VP 及NS 对珍珠蚌养殖水体DO的影响 73. 小结与讨论8参考文献12致谢13水生植物净

2、化珍珠蚌养殖废水效果摘 要以无水生植物的珍珠蚌养殖水体（NS）作为对照组，对苦草（V）、水芹菜（O）、苦草+菹草（VP）以及水芹菜+水葱（OS）净化珍珠蚌养殖废水的效果进行了对比研究。实验结果表明V、O对珍珠蚌养殖水体N、P均有较好的净化效果，VP与OS去N、P效果更佳。净化28d后4组合去NH4+-N率VP效果最好，达98.79%；去NO2N率OS效果最好，达88.09%；去TN效果OS最好，为91.53%；TP的去除率VP 最高，达91.75%；而COD的去除率以V最高，达94.97%，效果好于VP与OS； V、O、VP与OS均在第16d左右达到峰值。实验数据还表明V 、O 、VP和OS

3、均存在显著性差异，对照组NS 对水体的净化效果不明显。关键词： 水生植物； 协联净化； 养殖废水Effect of Aquatic plants purifing aquaculture wastewater of pearl mussel Abstract Studied purifing efficiency of pearl mussel aquaculture wastewater draw on Vallisneria spiralis (V ), Oenanthe javanica (O ), Vallisneria spiralis and Potamogeton crispus

4、(VP), Oenanthe javanica and Scirpusvalidus-Vahl(OS), with Aquatic plants as the control group. The results show that V , O had much purification effect for N and P in pearl mussel aquaculture wastewater, VP and OS to the N, P better. purifing 28 days later ,For removal rate of NH4+-N,VPwas the best

5、to 98.79% , For removal rate of NO2N,OS was the best to 88.09%, For removal rate of TN,OSwas the best to 91.91.53%, For removal rate of TP,VP was the best to 91.75%.But for removal rate of COD it was V that the best to 94.97%,and better than OS and VP . It was No. 16 day that DO concentration of wat

6、er body reach peak inV、O、VP and OS pool. Experimental data also show that there were significant differences between V 、O 、VP and OS . N as the wastewater control group, the purification effect was not obvious.Keyword Aquatic plants; Associated purification; Aquaculture wastewater引 言生态养殖与养殖水体污染零排放是我

7、国水产养殖业发展的方向和必然要求。对养殖水体的净化，不同专家学者采用不同的方法进行研究， 韩士群1等利用固定化藻菌去除养殖废水中COD和氨氮，效果比较理想。FRASER L H2 与HUNTER RG3等利用水生植物采用模拟湿地方法来处理富营养化养殖水体，结果表明水生植物对水体的N、P有很好的去除效果。童昌华9等利用水生植物对养鱼池的富营养化水体进行控制研究，结果表明，金鱼藻等6种水生植物对水中总氮、总磷有较好的去除效果,而以狐尾藻和微齿眼子菜两种效果最好，1个月后对总氮的去除率为83.84% 对总磷的去除率达到了91.7%，但对改善COD和DO的效果不明显；在种云霄4、黄 亚5等撰写的综述论

8、文中可以看出水生植物在去废水中N、P方面有很好的发展前景；蒋跃平6等通过实验表明在处理轻度富营养化水的人工湿地中，植物吸收对氮磷的去除起着主要作用且贡献率分别为 46.8%和51.0%，并认为植物的氮磷积累量与浓度及生物量之间均存在显著相关，为处理轻度富营养化水的人工湿地的植物选择提供了参考依据；沈根祥7、石雷8等也通过设计不同的人工湿地来净化污水，修复水体功能，效果均较好。从现有文献资料来看，利用几种不同水生植物构建人工湿地来净化珍珠蚌养殖废水未见报道。因此，我们通过设计实验-水生植物对珍珠蚌养殖水体进行组合净化，比较他们的净化效果并讨论彼此间效果均值是否存在差异显著性。1 材料与方法1.1

9、材料1.1.1试验材料水生植物包括苦草(Vallisneria spiralis)、菹草（Potamogeton crispus）、水芹菜(Oenanthe javanica)和水葱(ScirpusvalidusVahl.)，四种水生植物均采自汨罗普利农业科技有限公司淡水珍珠养殖基地周边区域，采回的水生植物先用供试水体进行二周的驯化预培养，待用。1.1.2供试水体试验用水取自湖南汨罗普利农业科技有限公司淡水珍珠养殖基地，在64个珍珠蚌养殖塘中随机抽取10个进行取水，每个养殖塘取同水层等水量后进行充分混合作为供试用水。试验用水初始水质指标：（CODCr），（378.4112.30）mg/L；（D

10、O），（4.170.34）mg/L；（NH4+-N），（1.650.08）mg/L；（NO2-N），（0.840.03）mg/L；（TN），（3.660.12）mg/L；（TP），（0.970.05）mg/L，各指标检测方法见1.2.3。1.2实验设计与实施1.2.1人工湿地构建人工湿地建址选在普利农业科技有限公司淡水珍珠养殖基地实验室，为6个用玻璃材料定制的水池, 水池的尺寸为180cm 150cm 60cm (长宽高) ，水池底部均匀铺上20cm 厚土壤（土壤在垫铺之前用供试水体进行多次充分浸泡，直到浸泡土壤水体的各项水质指标与供试水体指标等同后再铺入水池）。向水池内注入供试珍珠蚌养殖水，

11、使水面距离池底40cm（距土壤面20cm），在水面处安装自动进水装置，使水面始终保持该水位，不会因蒸发或植物蒸腾引发水量的损失，补充水为蒸馏水。1.2.2实验方法将挺水植物水芹菜(简称O )均匀植入1号水池（覆盖率10%），沉水植物苦草 （简称V）均匀植入2号水池（覆盖率14%），2号水池V总质量与1号水池O总质量相等；将挺水植物水芹菜和水葱按质量分数1：1进行组合后(简称OS)均匀植入3号水池（覆盖率10%），沉水植物苦草和菹草按质量分数1：1进行组合后（简称VP）均匀植入4号水池（覆盖率14%），4号水池VP总质量与1号水池OS总质量相等； 5号水池不加任何水生植物（简称NS，作为对照组进

12、行实验。5水池均在同一环境条件下进行净化实验，水温为25、光暗比12h：12h、光照强度6000lux。从植入水生植物 的第1d开始计，每4d测定一次各水体中的溶解氧（DO）、CODCr、NH4+-N、 NO2-N 、TN和 TP质量质量浓度，实验期长28d，记录、整理数据后，比较和分析各号水池中水质指标的变化情况。实验数据结果和组间净化指标数据差异的显著性采用SPSS12.0分析软件，P0.05为具显著性差异。1.2.3检测方法每次取样检测时间均为当日上午10：30，且在同一点位进行水样采集，采集的水样立即送实验室检测。测定方法参照水和废水监测分析方法（第四版）：COD测定采用重铬酸钾法；氨

13、氮（NH4+- N）采用纳氏试剂光度法；亚硝态氮（NO2-N）采用 N- (1-奈氨)-乙二胺光度法；总氮（TN）采用过硫酸钾氧化，紫外分光光度法；总磷（TP）采用钼锑抗分光光度法；DO测定使用TOKO化学试验设备公司的TPX-90便携式溶氧测定仪。2结果与分析2.1 水生植物对珍珠蚌养殖水体三形态N净化效果.国际水产专家认为，氨氮污染是对水产养殖对象的最大威胁，也是养殖水族发病的主要根源；NO2-N也是水产养殖对象中毒的重要因子，其危害性仅次于氨氨；总氮（TN）是水体产生富营养化的主要根源之一。试验设计条件下 水生植物对珍珠蚌养殖水体主要形态N净化效果见表2。从表2可以看出，净化4d后，1号

14、、2号、 4号和5号池的NH4+-N质量浓度分别为（0.820.04）mgL-1、（0.650.05 ）mgL-1、 （0.790.34）mgL-1、（0.550.18）mgL-1，即O、V、OS 、VP对珍珠蚌养殖水体NH4+-N的去除率分别为50.31%、60.62%、 52.12%和66.67%，净化28 d后他们对NH4+-N的去除率分别达到93.94%、96.37%、 94.10%和98.79%。从整个过程来看，O、V、 OS、V对珍珠蚌养殖水体NH4+-N的去除主要集中在前4d，随着净化时间的延长，4者对NH4+-N的去除速率明显下降。从对NH4+-N的净化效果来看，4个水池对NH

15、4+-N的去除率均达到90%以上。经独立样本T检验，O、V、OS、VP的去NH4+-N效果均存在显著性差异；4者对NH4+-N的去除率（净化效果）排名依次为VPVOSO。表2 水生植物对主要形态N净化效果动态变化Table 2 Dynamics of the main form N purification effect of Aquatic plants 指 标4d8d12d16d20d24d28dO （1）NH4+-N/(mgL-1)0.820.040.440.110.300.020.210.040.160.080.110.020.100.01NO2-N/(mgL-1)0.610.010.

16、500.050.430.060.380.140.300.030.200.030.150.02TN/(mgL-1)2.970.512.320.561.670.211.130.120.940.240.680.400.490.18V （2）NH4+-N/(mgL-1)0.650.050.310.040.220.010.170.040.100.010.080.000.060.01NO2-N/(mgL-1)0.700.140.610.070.540.240.430.090.370.030.310.210.200.11 TN/(mgL-1) 3.010.11 2.680.54 1.810.67 1.300

17、.15 1.100.60 0.720.14 0.550.85 OSE（4）NH4+-N/(mgL-1)0.790.340.400.140.280.040.240.030.170.050.100.040.100.00NO2-N/(mgL-1)0.510.170.430.310.350.010.300.040.220.110.160.040.100.01TN/(mgL-1)2.780.981.910.721.460.640.940.180.750.200.520.150.310.08VPE（5）NH4+-N/(mgL-1)0.550.180.280.070.180.010.120.020.090.

18、000.060.010.020.00NO2N/(mgL-1)0.540.130.440.050.370.040.340.070.260.100.180.090.140.03TN/(mgL-1)2.950.952.130.771.640.641.180.350.810.280.650.160.400.12NSE（6）NH4+-N/(mgL-1)1.580.411.570.391.550.341.550.021.520.161.520.231.500.15NO2-N/(mgL-1)0.800.410.810.160.800.150.810.230.790.220.800.100.810.17TN/

19、(mgL-1)3.491.063.460.943.400.953.400.893.400.873.410.763.400.82注：（1）、（2）、 为对应净化水池编号。从表2数据中可换算得出，前4d OS、VP 对NO2-N的去除效果明显强于O 、V ，OS 、VP 、O 、V 的去NO2-N率分别为39.28%、35.71%、 16.67和15.96%，净化28d后，4者的NO2N去除率分别为88.09%、83.34%、 76.20%和58.33%，NO2-N相对去除率差异明显缩小，说明在利用水生植物净化养殖水体时， 不同的水生植物联合净化的效果更为比较明显，但水生植物组合之间28d后的净化

20、效果并无显著性差异，4者对NO2-N的净化效果排名依次为OSVPO V。从表2数据还看出，4者对TN去除的前12d TN 质量浓度下降比较快 ,而之后的16d内下降速度明显降低，可能是土壤基质对含氮物的部分进行吸附截留，随着水体内 TN 质量浓度的降低，基质所截留的含氮物质有可能释放回水体，使得水体内 TN质量浓度降低较缓慢。净化28d后1号、2号、 3号和4号池的TN质量浓度分别为（0.490.18）mgL-1、（0.550.85）mgL-1、 （0.310.08）mgL-1、（0.400.12）mgL-1，即5个净化池TN的去除率分别为86.61%、84.97%、 91.53%和89.07

21、%，水生植物组合O 、V 去TN效果比袁东海等9利用单种水生植物石菖蒲净化效果要稍好（去TN率77.77%），与马井泉等10实验结果接近（去TN率90.4%）。4者对TN的净化效果排名依次为OSVPOV 从表2中还可以看出，对照组NS 由于铺垫的土壤已经用供试水体进行了充分浸泡，对三形态N的吸附很有限，导致该组各形态的N的去除率均不高，对NH4+- N、NO2-N、TN的去除率分别为9.10%、3.57%、7.11%，我们认为这是氨氮物理性挥发和水体原有微生物活动对三种形态N的去除贡献率。2.2 水生植物对珍珠蚌养殖水体TP净化效果表3为水生植物对珍珠蚌养殖水体TP净化效果，从表3可以看出，实

22、验初始4d O 、V、 OS、VP对TP的去除速度较低，去除率分别为11.34%、16.49%、 15.72和18.56%，可能与起初植入的水生植物有一个短暂适应期有关；在随后的4d-16d，5者对TP的去除速度明显加快，第16d后的TP去除率分别达到76.28%、80.41%、84.53%和86.60%，实验设计的最后12d的去TP率虽然有小幅度的上升，但效果不是很明显，至第28d的TP去除率分别为88.65%、89.70%、 90.72%和91.75%，其中O、V对TP的去除率远高于王超等11利用黄花水龙去TP效果（去TP除25%），但略低于刘佳等12利用金鱼藻去TP效果93.15%。从对

23、TP的去除效果看，在前4d的去TP效果O 、V 、OS 、VP 无显著性差异，但在4d-28d期段与O、V、OS、VP均具有显著性差异，出现显著性差异的原因可能是因为水生植物是去TP的主要因子。整个净化实验过程中O、V、OS、VP4者之间虽然不具有显著性差异，但沉水植物组合V比挺水植物组合O的去TP能力要强，这可能与VP比OS接触水体面积要大有关。表3 水生植物对养殖水体TP净化效果Table 3 Results of O and V、OS、VP、NS remove TP of aquaculture wastewater指 标O / (mgL-1)V /(mgL-1) OS /(mgL-1)

24、VP /(mgL-1)NS / (mgL-1)0d0.970.110.970.07 0.970.130.970.200.970.104d0.860.050.810.11 0.800.150.790.110.900.228d0.550.100.470.05 0.440.090.400.060.890.1512d0.410.080.320.06 0.310.040.280.140.890.1716d0.230.090.190.01 0.180.060.140.090.880.0920d0.180.070.160.10 0.150.050.130.050.880.0824d0.130.030.120

25、.08 0.110.040.100.030.880.1228d0.110.040.100.01 0.090.020.080.020.880.11R%=(C0-CL)/C0100%88.65%89.70% 90.72%91.75%9.28%注：R%为最终TP去除率，C0为初始TP质量浓度，CL为第28d TP质量浓度。同一条件下，向VP和OS净化水池中比V和O净化池中对TP的去除率分别提高了2.05%、2.07%，而沉水植物组合VP与挺水植物组合OS提升去TP效果并不显著 。从表3还可以看出，对照组NS（5号池）净化28d后TP质量浓度为（0.88 0.11）mgL-1，即NS 对TP的去除率仅

26、为9.28%。2.3 水生植物对珍珠蚌养殖水体COD净化效果水生植物对珍珠蚌养殖水体COD净化效果动态变化趋势见表4。从表4可以看出，在净化的前4d植入水生植物的O （1号）、V （2号）池COD质量浓度显著高于 3、4、5号池，说明此期间单一水生植物对COD的去除速度明显低于组合水生植物 ，这也可能与水生植物植入后有一个适应期有关和水生植物之间的相互作用有关。在第4d-8d阶段，水生植物的去COD速度快速提升，1、2号池的COD质量浓度快速下降，从（345.1220.34）mgL-1、（348.7615.78）mgL-1分别降到（155.20 10.66）mgL-1、（132.5314.26

27、）mgL-1。 表4 水生植物对养殖水体COD净化效果Table 4 Results of O and V、OS、VP、NS remove COD of aquaculture wastewater指标O / (mgL-1)V /(mgL-1) OS /(mgL-1)VP /(mgL-1)NS / (mgL-1)0d37820.4737821.03 37822.9137821.6037820.634d34515.5634814.44 31420.3031119.4835817.968d15512.4513211.38 22914.3623016.3435014.2312d10710.22911

28、0.49 16815.8117010.6735119.6416d6413.14508.2310010.3310311.6434716.0820d348.062810.02 888.46919.5734017.5324d283.22204.17 705.97628.4234015.9228d202.10191.54 516.26466.2733816.45R%=(C0-CT)/C0100%94.71%94.97% 85.51%87.83%10.58%注：R%为最终COD去除率，C0为初始COD质量浓度，CT为第28d COD质量浓度。随后的20d净化过程中，各池的COD质量浓度逐渐下降，第28d

29、 1、2、3、4 号池的COD质量浓度分别为（20.512.75）mgL-1、（19.83 1.69）mgL-1、 （51.734.11）mgL-1、（46.64 2.83）mgL-1，即O、V、OS 、VP 对COD的去除率分别达94.71%、94.97%、 85.51%和87.83%，其中O 、V 去COD效果与袁东海等9利用单种水生植物石菖蒲净化效果近似（90%以上）。 整体上看， 沉水植物去COD能力又稍强于挺水植物。对照组NS对COD的去除效果不明显，净化28 d后对COD的去除率仅为10.58%。2.4 水生植物O、V、OS、VP及NS对珍珠蚌养殖水体DO的影响表5为 水生植物对珍

30、珠蚌养殖水体DO质量质量浓度影响变化趋势图。从表5可以看出 。1、2、3、4号净化池水体中DO变化趋势基本一致，均在净化至第16d达到峰值，水池中DO质量浓度分别为（12.37 1.59）mgL-1、（13.11 1.48）mgL-1、（12.36 1.03）mgL-1、（13.46 1.72）mgL-1，随后小幅度回调并趋向稳定。 水生植物组合（OS、VP）之所以出现DO回调现象，可能是当水体溶解氧达到一定的质量浓度时，水体中的好氧微生物就会加速代谢活动，而水生植物的释氧环境已达最佳状态，单位时间释氧量不再上升，故导致水体DO小幅度下降再逐渐达到平衡状态表5 水生植物对养殖水体DO质量浓度影

31、响Table 5 Results of O and V 、OS 、VP 、NS enhance DO of aquaculture wastewate指标O /(mgL-1)V / (mgL-1) OS / (mgL-1)VP /(mgL-1)NS /(mgL-1)0d4.170.134.170.12 4.170.184.170.144.170.104d5.030.115.450.20 5.720.255.830.234.150.158d7.140.168.070.45 9.070.319.090.384.170.2012d9.640.2310.130.68 10.320.6611.340.4

32、44.180.2216d12.370.1813.110.55 12.360.7913.460.864.150.1620d11.450.3511.940.91 11.450.9012.081.024.060.1724d10.871.0711.11.21 11.471.0012.460.984.000.2128d10.830.9411.011.07 10.830.9512.321.133.910.11经独立样本T检验，前12d O、V、OS、VP 对水体增氧效果均不存在显著性差异，净化的后16d EM与O、V、OS、VP均存在显著性差异。按O、V、 OS、VP对珍珠蚌养殖水体增氧效果来看，从高到低

33、依次为VPVOSO ，即沉水植物比挺水植物的增氧效果要好。对照组NS 的增氧效果不明显，DO波动幅度不大，几乎与初始水体DO维持在同一水平。3 小结与讨论（1）无论是挺水植物组合OS、沉水植物组合VP，还是单一水生植物，对珍珠蚌养殖水体三形态N（NH4+-N、NO2-N、TN）的净化均有一定的效果，对NH4+-N的去除主要集中在前4d，且V强于O；但对TN去除而言，O强于V； 在挺水植物（OS）、沉水植物（VP）组合，能使水生植物的去N效果更好。去NH4+-N以VP 效果最好；去NO2-N以OS 效果最好；去TN效果OS 最好；TP的去除率VP最高。（2）沉水植物组合VP比挺水植物组合OS的去

34、TP和增加水体DO能力都要强 。（3）OS 和VP的去COD的能力也低于V与O，这可能与水生植物之间存在的竞争有关。（4）水生植物使珍珠蚌养殖水体DO达到峰值分别为O（12.37 1.59）mgL-1、V（13.11 1.48）mgL-1、OS（12.36 1.03）mgL-1、VP（13.46 1.72）mgL-1达到峰值的时间（第16 d）。参考文献： 1 韩士群. 固定化微生物对养殖水体浮游生物的影响及生物除氮研究J. 应用与环境生物学报, 2006, 12 ( 2 ) ：251-254.Han Shiqun. Effect of Immobilized Microbes on Plan

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