沉水植物和丝状藻组合共培养在污水净化中的应用的制作方法

本发明涉及污水净化领域。更具体地说，本发明涉及沉水植物和丝状藻组合共培养在污水净化中的应用。

背景技术：

沉水植物在水体中生长可以有效利用水体中的氮磷等营养物质，通过光合作用向水体中补充氧气，同时也会释放一些化感物质抑制浮游藻类的生长，净化水质。张之浩等在《6种沉水植物对富营养化水体化感抑藻效果研究》中对狐尾藻、金鱼藻、轮叶黑藻、苦草、菹草、伊乐藻等6种沉水植物对富营养化水体的化感抑藻效应进行了研究，发现在自然状态下，轮叶黑藻、苦草和狐尾藻对富营养化水体中的浮游藻类抑制效果明显且比较稳定。范长禄等在《伊乐藻净化富营养化水体中氮磷的效用和生理机制研究》用伊乐藻净化富营养水体中的氮磷，研究表明水体中总氮(tn)在1.0-6.0mg/l范围内、总磷(tp)在0.2-1.2mg/l范围内。氮、磷浓度的升髙，对伊乐藻生长具有促进作用，且水体中起始总氮、磷浓度越高，伊乐藻的去除效果越明显。在张兰芳《水质条件对沉水植物(伊乐藻、菹草)生长的影响》的研究中发现水体tn，tp浓度对沉水植物的生长影响较大，当水中总氮(tn)、总磷(tp)在0-25mg/l范围内时，营养盐浓度的增长，对沉水植物的生长有促进作用，植物对水体氮磷的吸收效果也越好。吴晓霞等的研究《伊乐藻对富营养化水体的净化作用分析》表明，氮浓度在1.0-5.5mg/l、磷浓度在0.3-1.3mg/l水体中的伊乐藻长势较好。且对水体氮磷有一定去除效果，对氮的去除效率高于磷，其对高氮、高磷环境有一定的耐受能力。

大型丝状藻类在每年春季时开始大量生长，在生长过程中会吸收水中的营养物质，形成较大植物体，进而形成大型藻团，易于从水体中分离，因此具有减少水中氮磷的潜在功能。雷国元在《大型丝状绿藻去除氮磷和抑制微藻的特性及其作用机制》中将大型丝状绿藻中的水绵和刚毛藻作为研究对象，发现水绵和刚毛藻以很好地吸收利用水体中的氮磷，对tn、tp的去除率分别达到60％、90％。当水体中nh4⁺-n/tn越少，藻体对氮的富集率越高，且对磷的富集率达80％以上。梁霞等在《大型丝状绿藻去除城市水体污染物质的研究》中研究分析了以大型丝状绿藻为主的周丛藻类水质处理系统对城市景观河道劣五类水体中污染物质的去除作用。研究结果表明，该处理系统对水体中n、p等污染物质有显著的去除效果，对tp及tss的去除率保持在50％和72％以上。凡传明在《大型丝状藻类修复水体富营养化的潜能研究》中将水绵和刚毛藻作为实验材料对富营养水体的底泥和上覆水进行模拟净化，结果表明水绵可有效降低底泥表面的温度，而且吸附了水体中大量的氮、磷、营养盐。还发现水绵的光遮蔽效应是影响藻群落结构演替、抑制蓝藻复苏的主要原因。刚毛藻对于去除水中的氮、磷污染物，降低水体浊度也有很好的效果。

由此可见，沉水植物和一些大型丝状绿藻对于污水的净化作用明显，对污水中的氮、磷、有机物等去除率较高，对抑制水体中蓝藻、绿藻复苏有较好效果。总体来看，目前国内对于沉水植物净化污水的相关研究比较成熟，但在丝状藻的研究中，品种比较单一，与水生植物组合净化水体的研究较少，在用于实际的污水处理时受外界因子干扰较强。基于当前生物修复技术，本研究将选取丝状藻中的根枝藻、黑孢藻以及沉水植物伊乐藻开展其净化污水的实验，同时也为生态修复技术领域的发展提供参考依据。

技术实现要素：

本发明从沉水植物和丝状藻组合出发研究了其组合后在污水净化中的效果，为后续沉水植物和丝状藻组合用于污水净化提供参考依据。

本发明的目的是提供沉水植物和丝状藻组合共培养在污水净化中的应用。

其中，在污水中，所述沉水植物的添加量为1-5g/l，丝状藻的添加量为0.5-2g/l。

其中，所述沉水植物为伊乐藻，所述丝状藻为根枝藻或者黑孢藻。

本发明至少包括以下有益效果：本发明将伊乐藻与根枝藻或者伊乐藻与黑孢藻组合共培养用于劣五类水的净化，结果表明，伊乐藻与根枝藻组合共培养净水效果良好，对总氮的去除效果达99％以上，总磷的去除效果在85％以上，水中溶解氧含量到9.1mg/l以上；伊乐藻与黑孢藻组合共培养净水效果良好，对总氮的去除效果达94％以上，总磷的去除效果在77％以上，水中溶解氧含量到9.3mg/l以上。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明处理污水总氮含量的变化图；

图2为本发明处理污水总磷含量的变化图；

图3为本发明处理污水溶解氧含量变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

试验材料

根枝藻，黑孢藻，伊乐藻。

试验方法

取伊乐藻顶芽每根10-15cm每5根为一株每桶均匀种6株。实验用桶采用直径31cm，高37cm的浅蓝色透明塑料桶。向自来水中加入，葡萄糖，mgso4、kno3、k(h)2po3等药品配置出劣五类水共18l。采用粒径为5mm的鹅卵石固定伊乐藻根部。试验期间的室温维持在20℃左右。本实验一共设置a、b、c、d、e、f、g、h八个实验组，每组分别设置3个平行样一共24个桶，具体设置如下：

a：空白

b：黑孢藻(14g)

c：根枝藻(14g)

d：伊乐藻(35g)

e：根枝藻+黑孢藻(7g：7g)

f：伊乐藻+黑孢藻(35g：14g)

g：伊乐藻+根枝藻(35g：14g)

h：伊乐藻+黑孢藻+根枝藻(35g：7g：7g)

每两天测定一次水体中总氮(tn)、总磷(tp)、溶解氧(do)指标，室温培养。

测定方法与结果：

采用碱性过硫酸钾-紫外分光光度法测定总氮，结果如图1所示；

采用钼酸铵分光光度法测定总磷，结果如图2所示；

采用溶解氧仪测定溶解氧，结果如图3所示；

从图1结果可知，实验周期内各组总氮变化趋势大体相似，均呈现持续性下降，说明藻类和沉水植物的加入可以降低水体总氮含量。实验的前6天为各组水体中tn降幅最大的时期，之后下降速率逐渐平稳。实验组b-h组水体中的氮浓度依次在第18天、14天、18天、6天、14天、14天、6天、18天降低到周期最低水平，在实验过程中各组水体中总氮含量最低时分别为0.36mg/l、0.08mg/l、0.24mg/l、0.62mg/l、0.24mg/l、0.25mg/l、0.02mg/l、0.20mg/l。b-h组总氮去除率依次为：91.59％、98.05％、94.07％、94.00％、94.06％、99.53％、95.14％，均达到了90％以上。三种植物单独作用时，根枝藻除氮效果最好，其次是伊乐藻，最后是黑孢藻。根据去除率的比较得出各组处理水中氮能力的强弱顺序依次为：伊乐藻+根枝藻>根枝藻>伊乐藻+根枝藻+黑孢藻>伊乐藻>伊乐藻+黑孢藻>根枝藻+黑孢藻>黑孢藻。

从图2结果可知，实验周期内各组污水中总磷变化过程相似，呈现整体下降趋势，说明藻类和沉水植物的加入可以降低水体总磷含量。在实验前8天各组水体中磷浓度下降最快，之后下降速度逐渐放缓。实验组b-h组水体中磷浓度依次在第18天、10天、16天、10天、16天、10天、10天达到最低值，各组对于磷的去除率分别为55.63％、85.44％、80.76％、85.44％、77.63％、85.59％、85.55％。三种植物单独作用时，根枝藻除磷的效果最好、最稳定，其次是伊乐藻，最后是黑孢藻。在所有组中，根枝藻和伊乐藻组合后除磷效果最佳。实验各组除磷能力的强弱顺序依次为：伊乐藻+根枝藻>伊乐藻+根枝藻+黑孢藻>根枝藻＝根枝藻+黑孢藻>伊乐藻>伊乐藻+黑孢藻>黑孢藻。

从图3结果可知，实验周期内各组溶解氧变化趋势相似，均呈现先下降后平稳上升趋势，藻类和伊乐藻的加入可以提高水体溶解氧含量。各组水体中溶解氧(do)在前两天呈现下降，根枝藻组溶解氧降至4.57mg/l，随后各组水体中溶解氧便逐渐升高，从第14天开始各组溶解氧含量超过实验初始水平。实验结束时各组溶解氧含量高低依次为：根枝藻(12.93mg/l)>黑孢藻(11.60mg/l)>伊乐藻+根枝藻+黑孢藻(11.20mg/l)>伊乐藻(11.10mg/l)>伊乐藻+黑孢藻(10.10mg/l)>根枝藻+黑孢藻(10.03mg/l)>伊乐藻+根枝藻(9.77mg/l)。

综上，伊乐藻、根枝藻、黑孢藻对污水中总氮去除效果明显，对比各组处理水中氮的能力发现：伊乐藻+根枝藻组合后除氮能力最强，达到99.53％。根枝藻其次，伊乐藻+黑孢藻组合后除氮能力也较好，可以达到94.06％，实验结束时总氮含量满足地表ⅲ类水标准。伊乐藻、根枝藻、黑孢藻单独作用时对污水中总磷均有去除效果，对比各组处理水中磷的能力发现：伊乐藻+根枝藻组合后除磷能力最强，达到85.55％。伊乐藻+根枝藻+黑孢藻三者组合次之，伊乐藻+黑孢藻组合后除磷能力可以达到77.63％。伊乐藻+根枝藻组合以及伊乐藻+黑孢藻组合可增加水体氧含量，并且达到地表ⅰ类水溶解氧标准。综合各组对于氮、磷的去除效果以及水体供氧能力，本研究表明沉水植物伊乐藻和丝状藻(根枝藻、黑孢藻)组合后可以明显降低水体营养盐含量，具有良好的污水净化效果。

实施例1

取伊乐藻顶芽均匀种植在桶中。实验用桶采用直径31cm，高37cm的浅蓝色透明塑料桶。实验室配置污水，即向自来水中加入，葡萄糖，mgso4、kno3、k(h)2po3等药品进行配置出劣五类污水共18l。在水桶底部铺上5cm厚，粒径为5mm的鹅卵石用于伊乐藻根部的固定。根枝藻以游离的方式添加到透明塑料桶中。伊乐藻的添加量为2g/l，即每升污水的伊乐藻的添加量为2g，根枝藻的添加量为0.8g/l，即每升污水的根枝藻的添加量为0.8g。室温条件下对水体进行净化18d后，总氮的去除率为99.5％，总磷的去除率为85.6％，溶解氧含量为9.7mg/l。

实施例2

取伊乐藻顶芽均匀种植在桶中。实验用桶采用直径31cm，高37cm的浅蓝色透明塑料桶。实验室配置污水，即向自来水中加入，葡萄糖，mgso4、kno3、k(h)2po3等药品进行配置出劣五类污水共18l。在水桶底部铺上5cm厚，粒径为5mm的鹅卵石用于伊乐藻根部的固定。根枝藻以游离的方式添加到透明塑料桶中。伊乐藻的添加量为1g/l，即每升污水的伊乐藻的添加量为1g，根枝藻的添加量为0.5g/l，即每升污水的根枝藻的添加量为0.5g。室温条件下对水体进行净化18d后，总氮的去除率为99.1％，总磷的去除率为85.2％，溶解氧含量为9.8mg/l。

实施例3

取伊乐藻顶芽均匀种植在桶中。实验用桶采用直径31cm，高37cm的浅蓝色透明塑料桶。实验室配置污水，即向自来水中加入，葡萄糖，mgso4、kno3、k(h)2po3等药品进行配置出劣五类污水共18l。在水桶底部铺上5cm厚，粒径为5mm的鹅卵石用于伊乐藻根部的固定。根枝藻以游离的方式添加到透明塑料桶中。伊乐藻的添加量为5g/l，即每升污水的伊乐藻的添加量为5g，根枝藻的添加量为2g/l，即每升污水的根枝藻的添加量为2g。室温条件下对水体进行净化18d后，总氮的去除率为99.4％，总磷的去除率为85.5％，溶解氧含量为9.1mg/l。

实施例4

取伊乐藻顶芽均匀种植在桶中。实验用桶采用直径31cm，高37cm的浅蓝色透明塑料桶。实验室配置污水，即向自来水中加入，葡萄糖，mgso4、kno3、k(h)2po3等药品进行配置出劣五类污水共18l。在水桶底部铺上5cm厚，粒径为5mm的鹅卵石用于伊乐藻根部的固定。黑孢藻以游离的方式添加到透明塑料桶中。伊乐藻的添加量为5g/l，即每升污水的伊乐藻的添加量为5g，黑孢藻的添加量为2g/l，即每升污水的黑孢藻的添加量为2g。室温条件下对水体进行净化18d后，总氮的去除率为95.4％，总磷的去除率为78.5％，溶解氧含量为9.4mg/l。

实施例5

取伊乐藻顶芽均匀种植在桶中。实验用桶采用直径31cm，高37cm的浅蓝色透明塑料桶。实验室配置污水，即向自来水中加入，葡萄糖，mgso4、kno3、k(h)2po3等药品进行配置出劣五类污水共18l。在水桶底部铺上5cm厚，粒径为5mm的鹅卵石用于伊乐藻根部的固定。黑孢藻以游离的方式添加到透明塑料桶中。伊乐藻的添加量为1g/l，即每升污水的伊乐藻的添加量为1g，黑孢藻的添加量为0.5g/l，即每升污水的黑孢藻的添加量为0.5g。室温条件下对水体进行净化18d后，总氮的去除率为94.6％，总磷的去除率为77.2％，溶解氧含量为9.3mg/l。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。