全 文 ：城市环境与城市生态 6卷 2期 l 夕, 3年
水生金针菜对食品废水的净化 `
陈 钊 周仕萍 陈忠全 蒋教齐
( 江苏省宜兴市安全环保新技术研究所 )
摘耍 本文介绍了金针菜在水面上无土栽培技术和对食品废水的净化功能 。 试验结果证明, 金针菜是净化食品
废水的一种优良植物, 其经济效益也很显著。
关. 词 金针菜 , 无土栽场 食品废水 , 净化
过去利用凤眼莲 ( E i e hh o r n i a e r a : : i -
p e s ) 或水花生 ( A l t e r n a n t h e r a p h i l o , e r o *
d es )等水生植物来净化污水多有报道 〔 ` 一 6 〕 ,
但是这些水生植物仅能作饲料或肥料 , 其经
济价值不高 , 往往因不注意及时打捞而造成
严重的二次污染 。 为了克服这一缺点 , 选用
了经济作物` 一经专门水培的金针菜 ( H e -
m e r o e a l l i
;
f
“ l o a ) 作为净化食品废水 用 的
试验材料 , 获得了很好的环境效益和经济效
盆 0
1 材料与方法
1
.
1 实验材料采用金针菜
1
.
1
.
1 金针菜的生物学特性
金针菜为宿根性多年生陆生植物 ( 可为
食用或庭院观尝植物 ) , 其种类较多 , 可 以
制作金针菜的在市场上统称为黄花菜或金针
菜 。在植物学上常见的种类有营草 ( E o m er 。 -
c a l l f s f
“ `” a L . ) 、 千叶营 ( H e o e r o e a l l i s
f
“ 。 a L . o a r . 秃功 a : 5 0 R e 夕e l . ) 、 小聋
( H
e m e r o e a l l i
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. o a r . l o n夕` t“ b a
M
a 戈 i m . ) 、 红置 ( H e用 e r o e a l l i s m 葱n o r
M 泣11. ) 、 黄花 ( H 。 e f t r f n a B a r o n f ) 、
黄花菜 ( H . 了l a 。 。 L . ) 和 大 叶 黄 花 菜
( H
.
f l
a o a L
. v a r . m a j o r H
o r t
.
) ` “ 〕
。
根据鉴定 , 本文所采用的实验材 料 为 营 草
( H
e m e r o c a l l` s f “ l o a L . ) , 而其它儿种
植物是否适用于污水净化 , 未作试验 。 以下
* 国家自然科学基金资助项目 ( N .o 4夕0 7 00弓7 ) 成果之一。
戴玉兰同志 , 特此致谢 。
简称为金针菜 。
金针菜在陆上栽培时 , 一般要求砂土或
砂壤土为宜 , 并要经常保持湿润条件 。 过于
干燥的土壤 , 不宜金针菜的生长 。 由于金针
菜开花不易受精 , 所以种子很难得到 , 常以
地下块根方式繁植 。 试验品种的花期在 6月
上旬和 7月上旬 , 白天开花 , 夜间收花 。 地
上部分抗寒力较弱 , 遇霜后 , 叶片即枯萎 ,
但地下块根能安全越冬 , 至第二年春天 , 由
老株抽出新芽 。
1
.
1
.
2 水上无土栽培技术
为了净化水质 , 必须将金针菜移至水上
种植 。 根据金针菜的生物特性 , 于 1 9 9 1年春
季在无锡市酿酒 总厂和氧化塘内开始对其在
水面上无土栽培试验 。 首先将金针菜的老株
从地下挖出 , 移栽于水花生飘浮式载体上 ,
结果到七月中旬在水面上开出金黄色的鲜花
来 , 长势无异于陆上 。 这说明金针菜在一定
条件下 , 是能够在水上生长的 , 并且能顺利
完成生长史 。 此后 , 又将老株放在水里 , 观
察其是否能安全越冬 。 实验结果表明 ,尽管当
年冬季的气温降至 一 12 ℃ , 老株被封冻在冰
块里 , 但待到第二年春天 , 气温上升到 10 ℃
左 右时 , 又发出新芽 。 这再次证明 , 金针菜
作为污水净化的实验材料是可行的 。
除获得一定数量的静态试验金针菜材料
外 , 还要考虑较大水面的应用问题 。 因此选
本文在戴全裕副教授指导下进行 , 参加工作的还有张瑞 、
城市环境与城市生态 l 夕9 3年
择金针菜合适的飘浮式载体是其关键 。 由于
金针莱不能像风眼莲那样在水 面 上 直立 生
长 , 同时又具有很多块根 , 故栽培时比其它
水生.经济植物复杂 。 为了节约经济成本和经
久耐用 , 选用了组合式的毛竹 “ 飘 浮 式 载
体 ” , 每片载体的尺 一寸为 l x 3 m “ , 间 距 为
1 5 c m ,几片载体可以任 忿组合成各种形状 ,
使 用期限可达三年以 一L 。
水面移栽方法有两种 : 即秋季移栽与春
季移栽 。 秋季移栽是将陆 _L金针 菜 老 株 挖
起 , 洗清泥 L , 叶子留存 10 c 。 ~ 1c5 m , 其
余剪去 , 然后将其移栽在毛竹的载体上 ,并用
包扎绳扎牢 ; 春季移栽在春节前后至清明 ,
待陆上金针菜长出新苗 ( 气温 10 ℃左右即一可
发芽 ) , s e 。 ~ 1 0 e m 时 , 从地下挖出老株 ,
洗净泥土 , 然后移栽在毛 竹 载 体 上 , 株距
1 0 e m , 行距 1 5 e m 。 按此方法 , 1 9 9 2年在 无
锡市酿酒总厂食品废水氧化塘内试种面积为
3 3 m 2
。
在此应指出的是 : 金针菜东食品废水中
(啤酒废水 ) , J冬污染物浓度在 C O D l o o ~ 2 0 0
m g / L
,
T N 1 0~ Z o m g / L
,
T P I ~ 6 m g / L 以
下时生长良好 , 而超过此遭 , 金针菜的生 长
速度受到抑制 。 表现症状为生长速度慢 , 植
株矮小 , 川有 “ 黄化” 现象 , 但其周期缩短 ,
即开花期比陆下对照组 早15 一 20 天左右 , 影
响到全针菜正常生长的原因在于在污水高浓
度 一 F , 水中缺少溶解氧 , 致使烂根现象 , 同
时大量的N H毒离子对其有严重的伤害作用 。
1
.
1
.
3 实验方法
取直径为 3 0 0 m , 高 3 Oc 工。 的玻璃培养 缸
若干 , 其中一只不放金针菜作对照缸 。 实验
用啤酒废水 , ( `下文食品废水即啤酒废水 ) 每
缸盛食品废水 1 5 k g , 试验植物样为 1 . o k g左
右 ( 鲜重 ) , 然后在不同时间内测定污染物
的降解情况 。
1
.
1
.
4 测定项 日
测定气温 、 水温 、 p H 值 、 混 浊 度 、
C O D
、
T N
、
T P
、
N H二一 N 以及金针 菜 的
生长率等 。
2 结果与讨论
根据 1 9 9 2年 4月和 5月两次静态试验结果
表明 , 金针菜对食品废水 (啤酒废水 )中 T N 、
T P
、
N H立一 N 、 C O D和混浊度等都有明显
的净化效果 。
2
.
1 4月份金针菜对食品废水的净化效果
4月份 ,气温和水温均开始上升 , 金针菜
的长势日趋茂盛 , 实验时 的 气 温为 15 ℃ ~
17
.
5℃ , 水温 1 4 . 5℃一 1 5 . 8 ℃ , 株高平均为
5 8
.
8 o m
, 根系长度平均为 2 4 。 9 6 c m ,金针 菜
己表现出对食品废水有明显的净化能力 ( 试
验条件为 : 啤酒废水 15 k g , 植物 鲜 样 0 . 84
k g )
。
金针菜净化实验缸对 T N的净化 率 : 当
起叮浓度为 3 o . 7 2m g l/ J , 停留时 间 为 1 20 h
时 , 共净化为 8 8 . 6% ; 当 T P的起始浓 度 为
4
.
16 m g l/
, 停留时间为 96 h , 其 净 化 率 为
6
.
7% ;当 N H 屯一 N 起始浓度为 1 1 . 6 5m g / L ,
停 留时间 96 h , 净化率为 98 . 8% ; 当 C O D的
起始浓度为 87 . 3 m g / L , 停留时间 96 h , 净
化率为 4 . 64 % ; 当浊度的起始浓度为 39 ” ,
停留时间同上 , 则净化率为 9 1 . 5 4% , 而 对
照缸食品废水的自然降解率 : T N 、 T P 、
N 工I左一 N 、 C O D和浊度分别为 3 3 . 2 4 % ,
3 3
.
2 7%
, 8 2
.
8%
, 1
.
4% 和 0 . 0 3% 。 显然 ,
金针菜对食品废水有明显的净化作用 。
2
.
2 5月份金针菜对食品废水的净化效果
5月份实验时的气温 已上升到 18 . 8 ℃ 一
2 4
.
0 ℃ , 水温 一7 . g oC 一 2 1 . 5 oC , 其 株 高 为
5 0 e m一 5 9 e m , 根系长度为 16 e m ~ Z i e 二 ,金
针菜对食品废水的净化率同样非常明显 ( 见
表 1 ) 。
2
.
2
.
1 对 T N的净化率
从表 1可知 , 金针菜净化试验缸对 T N的
净化率 , 当废水起始浓度为拍 . 13 m g / I J ,停留
时间分别为 2 4 h 、 4 s h 、 7 2h 、 9 6 h 、 和一2 o h
时 , 少黔数值为26 . 8 9% 、 6 4 . 56 % 、 90 . 6 。% 、
8 8
.
5 6 %和 83 . 4 7 % 。 只中污水停 留时 间 为
6卷2期 城市环境与城市生态
表 1 金针菜对食品废水的净化能力
丽 }废水富植物量局赫温
( kg ) …( *g ) J( ℃ ) {(℃ )
lS
1 5
l
.
l
.
1
.
1
。
1
.
1 8
.
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1 9
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5 17
.
0 2
T N
{
T P … N H , * 一、 … C o D { `虫:
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Zh最佳 , 而后表现出回升现象 ( 见图 1 )
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2
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2
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2
全针菜对 T N的净化曲寿健
对 T P的净化率
0 2 4 4 8 7 2 9 6 1 2 0 ( h
图2 个针菜对 T P的净化1!1火
笋 金针菜试验缸当 T P的起始浓度 为 6
.
62
m g / I
J , 停留时间分别为 2理h 、 4 5 1、 、 7 2 h 、 9 6 1
和 1 2 0 h , 则净化率分别为 1 8 . 7 3% 、 4 7 . 1 3 %、
6 5
.
4 1乡石、 7 4 . 6 2%和 7 6 . 2 5 % 。 其 r卜净化率以
停留时间 1 2 oh 为最高 ( 见川 2 ) 。
2
.
2
.
3 对 N H立一 N的净化率
当废水 lr, I一 I N左一 N一乌勺起始浓 度为 29 . 5 8
m g /L
, 停留时间为 24 h ~ 1 2 Oh时 , 则金针菜
试验缸的净化率为 4 5 . 10 % ~ 9 8 . 94 % , 其中
以停留时间为 7 2 h时最高 ( 9 9 . 3 4% ) ( 见图
3 )
。
2
.
2
.
4 对 C O D的净化率
C O D 是表明食品废水中总的有机 物 质
的化学耗氧量 , 而金针菜对其的净化率不及
前儿种污染物的净化率高 , ` ,1废水起始浓度
为 1 1 7 。 9 6 m g / I ,停 留时间为 2或h一 1 2 0 h时 ,
其净化率为 2 4 . 9 5% 一 37 . 仍 % , 其中以停留
时间为蚝最佳 ( 39 . 89 % ) 。 造成这种现象的
主 要原因 , 可能是食品废水 ` } ,有机污染物高 ,
溶解氧恢复速度过慢所致 ( 见日 4 ) ,
2
.
2
.
5 对 浊度的净化率
据实验 , 全针菜对食品中棍浊度有明显
的去除效果 。 ’与起始浓度为 47 “ , 停 留时间
在 72 h 以上日J` , 水质很快澄清 , 其数 位 降至
8
。 左右 , 去除率达 80 % 以 _ .f[ ( 见图 5 ) 。
3 金针菜的经济效益
余针菜在净化食品废水中不仅 介较好的
城市环境与城市生态 199 3年
叮一 。 、 、 _ 对、 O ~
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0 2左 ` 8 7 2 日 6 ] Z Q ( 卜〕
图 3 金今J·菜对 N卜l争`一 N的净化曲线
照
~ 书 O · , ~ 0 . , . 0
图 5 金针菜对沙度的净化曲线
经济效益 , 而 目还有较好的关化水而环境的
观 `尝作用 。
金针菜的 “ 花 ” 为人们所喜爱的蔬菜 ,
且营养价值丰富 , 经化验 , 在食品废水中生
长的金针菜 , 其铜 、 铅 、 锌 、 铬 、 砷等含量
均未超过食品卫生标准 , 为水生优质蔬菜。
金针莱在食品废水中的收获量 , 每亩水面达
4 0 4
.
6 9~ 4 6 1
.
4 5 k g
, 若以市售 2 . 0元 / k g计 ,
则直接经济收益达 86 通 . 62 元 。 扣除 成本 40 0
元 , 净利约 4 64 . 6 2元 , 况且栽种后 , 10 年之
内再不需要移栽 ,可以连续收 获 〔6〕 (见表 2 ) 。
金针菜的花因品种不同而颜色各异 , 有
黄色 、 桔红黄和柠檬色等 , 常作为庭院观赏
对夺、亡
咖10肋的。却
(闷、目日éQVO
0 2 4 4 a 72 9 6 1 2 0 ( h )
图 4 金针菜对 C O D的净化曲线
表 2
反 花茎高度
金针墓的收状 t 情况
样方
3m
2
叶长
(
e m ) (
e m ) }
…花蕾总数…
{
(个 ’ …
花蕾总鲜重
( g )
折合金针菜亩产
( k g )
一X茎花
ù一
|
|l巨|
|
!
2一。一6.820一75城-一2
一
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3 3 }{
34 3 8
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,
4 8 端6 . 2
4 8
4 7
。
5
4 4 1
7弓. 2
1 0
l l
8弓. 3
] 1
1压
7 3
。
2
6卷2 期 城市环境与城市生态
植物 。 若在氧化塘或其它富营养化水体中栽
种 ( 如公园池塘内 ) , 则衷现出水上美丽的
景观 , 独具特色 。
综上所述 , 金针菜原是陆上植物 , 但经
过专门的水培试验 , 可以用来作为净化食品
废水的优 良生物材料 , 不仅可以获得较好的
环境效益 , _关化水而 , 而月 .可以取得 撇片的
经济效益 。 无 沦在污染生态学上还是在水生
栽培 ” ;全上都具有现实的科学愈义和应用推 ) ”
价俏 。
参考文献
1 胡肄慧等 , 凤眼莲等水生植物对重 余属污染监 测
和净化作用的研究 , 植物生态学与地植物学从刊 ,
l 夕8 1, 5 ( 3 ) 1 8 7 ~ 1夕l
2 德永隆司 ( 日 ) , 关于利用水生植物防止 水质 污染的
研究 , 用 ,J<占废水 , l夕8 1, 2 3 ( 2 ) l~ l 里
3 戴全浴等 , 水生高等流物对废水恨的净化于j 官 『日洲`仁
}、勺研究 , 生态学报 , 19 9 0 , 1 0 ( 4 ) 3 4 3~ 4 8
4 代个 裕等 , 凤眼莲对 无锡电影胶片厂含银废 水 ;乍化 ,!几
产比应用实例 , 植物生态学与地植物学学报 , 1卯 2,
16 ( l ) 1 1~ l压
5 M e d o n a ld
,
R
.
C
.
e t a l
. ,
E
e o n o , n i e B o t a n y
,
l夕8 0, 3 4 ( 2 ) 10 !
6 吴耕民 , 中国蔬菜栽培学 , 科学出版社 , 19卯 ,
凡2 1~ 凡2导
P U R IF IC A T 10 N O F F OO D W A S T EW AT E R B Y D AY一L IL Y
C h e n Z h a o Z h o u S h i P i n g C h e n Z h o n g q u a n J i a n g A o q i
( V f , i n口 I n s t艺t。 t e o f N e 功 T e e凡n o l o g 夕 o f S a f e E n o f r o n” Ze , r a l P r o r e e r f o n )
T h e s o i l l e s s
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P r o v e d t o b e a
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K e y w o r d s
A b s t r a e t
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T h e d a y
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d a y 一川 y , s o i l l e s s e u l t u r i n g , f o o d w a s t e w a t e r , P u r i f i e a t i o n
沪, 、 训 产 , . 护 产 , 、 尸 产、 . 尹 产 , 、 沪 产、 ` 护 沪、 训 产、 . 产、 . , 产 、` 护 尸, 、 创户 尸 , 、 尸 尹 . 、 创 产、 、 洲 尹 , 、 “ 尸、 、 洲 产. 、 洲 尸、叼 尹 ` 、 了 产、 、 洲 声、 目 产、 匀 产、 砂 沪户 、 护 户. 、 尸 ~ 、了 产、 勺尸 产、 尹 产、 ` r 户、 尹 产 、洲 ~ 、 2 尸、 、 尹 产、 洲 ~ 、 洲 产、 . J、 ` J J 、 、 曰 户 产 、 、 产 一、 洲
o 八 八 八八 八 八 。
( 环境科技简讯 )
o 岁 岁岁 罕岁 岁 o
( 1 ) 美国国家研究院正在进行一项为期两年的研究以便在地下水人工补给方法和 抽 水
处理方法中作出选择 。 该研究院旨在确定抽水处理方法的技术局限性 , 桥用的方法 , 报废系
统的经济和公共卫生影响 , 公众对使用补给水的态度 。
在 二「旱 、 海滨和水源紧张的人 日稠密地区 , 把水返回大 自然 、 地下水库或含水层中的 一再
循环方式己经是可以采用的方法 。 但是最近的研究结果提出了一些明显的缺陷 , 这表明在补
救地下水的实际应用中受到限制 。 由于其中原 因不甚清楚 , 该研究院已设立 了一个新的地下
水补给委员会来调查清洗方法 。 这项预计在 1 9 9 4年完成的研究计划得到国家环 保 局 、 国 防
部 、 能源部和一些 国际财团的资助 。 与此同时 , 科罗拉多大学的研究人员相信 , 地下水污染
物质可以通过在地下放置阴电极或阳电极加以去除 。 他们估算 , 用电荷浓缩污染物 , 水将不
得不被抽出并进行处那 , 这是正常的 、 必要的 。 ( 一「转2 页 )