常弘： 冬季满堂河小流域人工湿地对污染物消减研究

2人工湿地污染物去除分析

为了讨论人工湿地对污水中污染物的消减作用，本次试验分为两组，一组以有预处理的污水进入构筑湿地前后的各项指标为样本，另一组以无预处理的污水进入构筑湿地前后的各项指标为样本，得出数据说明构筑湿地在正常运行状态下对污染物的消减作用。

2.1 指标与分析方法

选取COD、BOD和SS作为测定指标，并以各指标去除百分比反映构筑湿地污染物去除状况。

2.1.1化学需氧量CODMn

所谓COD，就是化学需氧量（Chemical Oxygen Demand），是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。表示水中还原性物质多少的一个指标。针对本试验的水样对象为生活污水，所以考虑用已学过的方法测定，即高锰酸钾法测定COD，为了避免酸性高锰酸钾被氧化导致的结果偏差，改用碱性高锰酸钾法测定。反应原

-4MnO?3C?HO?4MnO?3CO?4OH4222理是：，发生后再将溶液调成酸性，加入草酸

-钠。结合测定原理，试验步骤为：

1）取25ml水样于250ml锥形瓶中，加蒸馏水l00mL，加硫酸10mL，再加入浓度为0.1的硝酸银溶液5ml以除去水样中的氯离子，摇匀后准确加入0.005 mol·L-1高锰酸钾溶液10 ml记为V1，将锥形瓶置于沸水浴中加热30min，氧化需氧污染物。冷却后加0.013mol·L-1草酸钠标准溶液10ml，摇匀至溶液呈无色。在70~80℃的水浴中用0.005mol·L-1高锰酸钾溶液滴定至微红色，30s内不褪色即为终点，记下高锰酸钾溶液的用量为V2 。

2）在250 ml锥形瓶中加入100 ml蒸馏水和10 ml硫酸，移入草酸钠标准溶液，摇匀，在70~ 80 ℃的水浴中，用0.005mol·L-1高锰酸钾溶液滴定至溶液呈微红色，30s内不褪色即为终点，记下高锰酸钾溶液的用量为V3。

3）在250 ml锥形瓶中加入蒸馏水100 ml和10 ml硫酸，在70~ 80 ℃下，用 0.005mol·L-1高锰酸钾溶液滴定至溶液呈微红色，30s内不褪色即为终点，记下高锰酸钾溶液的用量为V4。按下式计算：

COD(Mn2?)?[(V?c(Na2C2O4)?16.00?10001?V2-V4)?f-10.00]

Vs6

式中：f?10.00/(V3-V4)；VS为水样体积；

2.1.2 构筑湿地的BOD5

BOD5就是五日的生化需氧量，表示五日的时间里，水中有机物等需氧污染物含量的综合指标。说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。主要仪器有：恒温培养箱（20℃）、溶解氧瓶、虹吸管。实验原理指在一个特定型号不透气的瓶子里盛满样品，在特定温度下培养5天，分别测定培养前后的溶解氧，由二者之差即可计算出BOD值。由于开始的溶解氧是在稀释之后确定的，所以BOD测试中应包括测试之后摄取的所有的氧。步骤如下：

1）水样PH>7.5，则用高浓度的酸液进行中和，再用经过驯化的微生物接种液（驯化7d的含生活污水的满堂河河水）的稀释水（适量水加入氯化钙、氯化铁、硫酸镁、磷酸缓冲溶液各1ml，溶解氧饱和，水温20℃，PH=7.2的溶液）进行稀释以减少有毒物质的浓度。

2）放置1.5h后，由求得的COD值乘以一定的系数得到稀释倍数，本试验中系数取1.0。

3）采集水样，由于水温较低，将水样迅速升温至20℃左右，充分振摇，赶出过量饱和的溶解氧，加塞。其中一瓶用碘量法测定进行溶解氧C1测定，另一瓶瓶口密封，放入培养箱5d，5d后测定溶解氧C2。

4）按照1.0倍的稀释比例，用虹吸法沿筒壁先引入部分接种稀释水（5ml/L接种液加于稀释水中）于1000ml量筒中，均匀加入水样，再引入接种稀释水至800ml，用带胶板的玻璃棒上下搅匀。

5）另取两个溶解氧瓶，用虹吸法装满接种稀释水做空白试验。同样测定当日溶解氧B1和5d溶解氧B2。 得到数据后，按照公式：

BOD5(mg/L)?(C1-C2)-(B1-B2)?f1

f2其中：f1、f2为接种稀释和水样分别在培养液中所占比例。

2.1.3 构筑湿地中的SS

SS即水质中的悬浮物（Suspended Substance）的缩写，水质中悬浮物指水样通过孔径

7

常弘： 冬季满堂河小流域人工湿地对污染物消减研究

为0.45μm的滤膜截留在滤膜上并于103～105℃ 烘干至恒重的固体物质，是衡量水体水质污染程度的重要指标之一。一般用滤膜称重法测定来测定。

所用仪器有：烘箱、称量瓶、孔径0.45mm的滤膜以及相应滤器。 步骤：

1）取干净水样并分成两份，平均试验。将滤膜放在开口的称量瓶中，放于103~105℃下烘干2h，取出待冷却后，盖好瓶盖称重直至恒重为止，重量记为A。

2）去除漂浮物，分别取出振荡均匀的水样。用上步的过滤膜过滤；用蒸馏水冲洗3~5次后，再用10ml石油醚分两次淋洗残渣。

3）取下滤膜，放入原称量瓶内，在103~105℃烘箱中开盖烘2h后取出，冷却后盖盖称重至恒重，重量记为B。 记录数据，按照以下公式计算：

(A?B)?106SS(mg/L)?

V2.2 结果与讨论

利用现有试验仪器，并运用所学专业知识，结合本厂一些经验、数据，依据上述测定方法对构筑湿地进出水的各指标进行了分析，结果见表2-1：

表2-1 试验结果对比表

Table.2-1 The results comparison table

BOD5/mg?L

-1

COD/mg?L

-1SS/mg?L

-1

无预处理 来水

出水

有预处理 来水

出水

无预处理 来水

出水

有预处理 来水

出水

无预处理 来水

出水

有预处理 来水

出水

126.67 15.00 53.81 9.75 245.64 48.55 94.88 19.26 154.16 20.84 48.13 9.92

表中数据可以由公式计算出去除效率：

w?式中，w为污染物去除效果； c1为来水污染物浓度； c2为出水污染物浓度；

100(c1?c2)

c1 8

计算结果表明满堂河无预处理的构筑湿地对BOD5、COD、SS的去除效率分别为88.16%、80.23%、和86.48%；有预处理的构筑湿地对BOD5、COD、SS的去除效率都约为81.88%、79.70%、79.39%，数据表明构筑湿地的处理效果达到了排放要求（见表2-2）。另外依据表中的数据，发现存在有一定的规律：无预处理的构筑湿地的污染物含量高于有预处理构筑湿地，同时，无预处理构筑湿地的去除率也高于有预处理的构筑湿地，说明构筑湿地污染物去除率与污染物的浓度存在一定的线性关系。另外，一部分经过构筑湿地的出水通过布水管线回流至分布在构筑湿地旁的景观湿地中，进行自然状态下的水质净化并构成稳定的生态小环境。

表2-2 本地执行标准

Table.2-2 The implementation standards of this aere

排入污水处理厂的水污染物最高允许排放浓度/mg/L 五日生化需氧量（BOD5） 化学需氧量（COD） 悬浮物（SS） 总氮（TP） 磷酸盐（P）

直接排放的水污染物最高允许排放浓度 五日生化需氧量（BOD5） 化学需氧量（COD） 悬浮物（SS） 总氮（TP） 磷酸盐（P）

10 50 20 15 0.5 250 450 300 50 5.0

注：表2-2，根据辽宁省质量技术监督局、辽宁省环境保护局在2008年7月1日发布共同发布，2008年投入实施的《辽宁省地方标准—污水综合排放标准》，DB21/1627-2008。

9

常弘： 冬季满堂河小流域人工湿地对污染物消减研究

3人工湿地中植物对污染物的去除作用

植物是人工湿地的重要组成部分之一，植物通过自身生理代谢作用不但可以分解和吸收污水中的部分污染元素，使之毒害作用大幅度降低，促进水体中的氧气平衡；而且还能利用水中的N、P元素作为生长原料，向土壤环境中释放大量的分泌物，如糖类、醇类、氨基酸等，这些物质为微生物的生长提供了丰富的营养，促进硝化细菌、反硝化细菌、磷细菌、纤维素分解菌等微生物的生长，促进氮、磷的释放及转化，从而间接的提高对污水的净化率。植物同时还能改良土壤，绿化土地，改善区域小气候，促进生态环境的良性循环。

本章首先介绍了满堂河小流域人工湿地中构筑湿地的植物选择以及景观湿地的植物群落构建，从植物多样性和功能方面讨论和评价满堂河小流域人工湿地的植物配置优势。然后分析了冬季无植物群落的人工湿地对污染物的去除效果，与原有数据即有植物群落的人工湿地去除污染物的效率进行比较。并讨论冬季景观湿地对土壤改良的作用。

3.1 构筑湿地的植物选择

根据构筑湿地的来水特点，考虑了地带性、地域性种类，并结合经济价值和湿地园林化建设的要求，满堂河人工湿地植物以挺水植物为主，如芦苇和茭白，其中芦苇居多，并配有一定数量的香蒲（L），这种挺水类型的植物根系发达，可通过根系向基质输送氧分，使基质中形成多种类型的需氧小区，有利于微生物的生存繁殖，以便增加污染物的降解途径。不同植物对不同污染物的处理效果各异，芦苇是多年生草本禾本科，具有长而粗壮的匍匐根状茎，可滞留沉积物、有害有毒物质和富营养物质，不仅能吸收富营养有机物，还能通过纵横交织的根和地下茎将含高矿物质的水通过沉淀和脱氧作用从水中排出，减少地下水的污染。芦苇是半水生半陆生的过渡性植物，可有效分解酚物质，防止土壤的次生盐渍化，并能以有机质的形式贮存碳元素，进而调整区域温度，减少温室气体的排放。

香蒲能去除污水中的有机物如氯化烷烃，并可吸收钴、镍、锰，其根部能分泌天然抗生物质，降低污水中的有害微生物含量；其空心茎有利于空气的输送，为微生物提供额外的氧分。茭白生长量大，具有较强的吸收N、P的能力。

3.1.1 芦苇

芦苇是C3植物，根系较浅但比较发达。栽植于与水体隔开并抽干的土壤基质上，等间距为40～60cm，一般情况下早春3月下旬芦苇开始返青，随后芦苇开始生长，生长曲线

10