怎么處理被污染的河水

1、怎么處理被污染的河水目前湖北武漢市有多家企業(yè)選擇了將污水處理交第三方運(yùn)行管理的模式，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)污水處理設(shè)施安全運(yùn)行、達(dá)標(biāo)運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是格林公司的愿望和目的，武漢格林環(huán)保設(shè)施運(yùn)營有限責(zé)任公司，也將繼續(xù)為您關(guān)注工業(yè)污水、生活污水污水處理外包、污水處理運(yùn)營的行業(yè)動(dòng)態(tài)。近年來，國內(nèi)外開始廣泛關(guān)注由工業(yè)、農(nóng)業(yè)、市政等污廢水排放所造成的城市地表水富營養(yǎng)化問題1。雖然多種污水處理技術(shù)可以用來修復(fù)污染河流，但作為一種環(huán)境友好、資源節(jié)約的生態(tài)技術(shù)，人工濕地以其低投入、易管理及易對(duì)河流進(jìn)行原位修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)成為改善河流污染問題的優(yōu)先選擇2。人工濕地處理污水主要依賴于濕地中植物、基質(zhì)和微生物的相互作用3。其中植物不

2、僅本身能吸收污水中的營養(yǎng)物，還能提高濕地系統(tǒng)中微生物的數(shù)量4;基質(zhì)在為植物和微生物提供生長介質(zhì)的同時(shí)，也能夠通過過濾和吸附等作用直接去除污染物5;而濕地微生物更多的是通過植物根際、基質(zhì)對(duì)污水性質(zhì)的適應(yīng)和濕地內(nèi)部溶解氧等環(huán)境的構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)其活性和數(shù)量的最大化6。所以在構(gòu)建人工濕地時(shí)，植物和基質(zhì)是最為重要的考慮因素。目前對(duì)濕地植物和基質(zhì)的研究多集中于植物和基質(zhì)種類的選擇，關(guān)于濕地中植物、基質(zhì)級(jí)配的共同作用對(duì)水平流人工濕地處理污染河水營養(yǎng)物的影響研究相對(duì)空白，而且大量研究結(jié)果表明構(gòu)建人工濕地時(shí)采用當(dāng)?shù)匚锊氖禽^好的選擇。由于單一濕地?zé)o法同時(shí)提供好氧-厭氧的利于脫氮的環(huán)境，因此越來越多的研究采用復(fù)合濕地來

3、實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的有效處理，而且人工濕地對(duì)有機(jī)物的去除差異性較小。因此，筆者構(gòu)建了種植有產(chǎn)葦(Phragm讓esaustralis)和空白無植物的水平潛流人工濕地，研究作為表流-水平流復(fù)合濕地中二級(jí)潛流的水平潛流人工濕地植物和大孔隙率、多級(jí)配基質(zhì)對(duì)處理河流營養(yǎng)物的影響作用，并分析了植物在人工濕地中的直接和間接作用。1材料與方法1.1 實(shí)驗(yàn)裝置于西安建筑科技大學(xué)校內(nèi)構(gòu)建2組結(jié)構(gòu)相同的由有機(jī)玻璃構(gòu)成的水平潛流人工濕地(尺寸均為0.75mX0.4mX0.8m)。為了獲得較好的水力性能和處理效果，實(shí)驗(yàn)采用了不同粒徑的填料組成，其礫石粒徑配比從下到上為15cm大粒徑(d:1530mm)25cm小粒徑(d:51

4、5mm)15cm大粒徑(d:1530mm)基質(zhì)孔隙率為50%1號(hào)濕地為種植產(chǎn)葦?shù)乃綕摿鳚竦?，種植密度為13株/m2,2號(hào)濕地為未種植植物的空白水平潛流濕地。礫石、產(chǎn)葦均取自西安皂河附近。1.2 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)西安市皂河污染嚴(yán)重，水中有機(jī)物、懸浮物等濃度較大7。為提高處理效果采用表流濕地作為復(fù)合濕地的第一級(jí)濕地，實(shí)驗(yàn)用水為經(jīng)過表流濕地處理后的皂河河水，實(shí)驗(yàn)期間其水質(zhì)為:TN(24.4±1.5)mg/L、NH3-N(17.5±1.2)mg/L、TP(2.0±0.1)mg/L、PO43-P(1.5±0.1)mg/L、BOD5(11.4±0.9)mg/L、

5、COD(69.9±4.8)mg/L、DO(2.9±0.3)mg/L、SS(25.3±5.1)mg/L。表流濕地處理能有效去除河水中的懸浮物、有機(jī)物并提高出水溶解氧，與水平潛流濕地共同營造出利于脫氮除磷的好氧-厭氧環(huán)境，有利于有效凈化高污染河水。實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)進(jìn)水方式，水力負(fù)荷為0.1m3/(m2d),水力停留時(shí)間為2.5d,運(yùn)行水位位于基質(zhì)表面下5cm。反應(yīng)器構(gòu)造見圖1。1號(hào)水平潛流人工濕地進(jìn)水桶2號(hào)水平潛流人工濕地圖1實(shí)驗(yàn)裝置示意1.3 實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)從2012年5月18日至2013年5月18日為期1a。為了研究植物和基質(zhì)級(jí)配對(duì)營養(yǎng)物去除效果的影響，在距離濕地進(jìn)水口

6、水平方向的1/4、2/4和3/4處分別采集深度為7.5、25、45cm(各種級(jí)配基質(zhì)的中間層)的水樣。濕地進(jìn)出水水樣每周取一次，D訴用HQ30d5攜式溶解氧測(cè)定儀(美國哈希公司)測(cè)定，TNNH3-NNO3-N、NO2-NTP、PO43-P、CODBOD5f口SS按照水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法8測(cè)定。濕地植物于2012年5月26日基本長出，于2012年10月5日收割，生長期為132do收割時(shí)保留植物根部及基質(zhì)以上10cm的莖稈。植物樣品的氮磷含量采用H2SO4-H2O消解法測(cè)定9。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Excel2010和SPSS20.0軟件，當(dāng)p<0.05時(shí)認(rèn)為差異性顯著。2結(jié)果與分析2.1水平潛流人工

7、濕地對(duì)河流營養(yǎng)物的去除效果2組復(fù)合濕地的進(jìn)出水水質(zhì)情況如圖2所示。MTS8一，莒8,S8IO8,U茨，三差-60巴，S竺co(L曾一)5.第8TS8TVOoclgOCKS8一止xd一OC.6D8,建8,8王-90與S«J8一絲88工08IZ18工一226一8IS22-8081£8Ho8一88.S王a巴-wOO-7S8,S三&BIH三芭816081-808IS三*90王，S一進(jìn)水植物水平流e空白水平流圖22組水平潛流人工濕地的進(jìn)出水水質(zhì)變化濕地進(jìn)出水中TNTP的主要組分分別為NH3-NPO43-P,且由于表流濕地有效去除了進(jìn)水中的懸浮物，所以水中營養(yǎng)物以溶解性為主。在

8、為期1a的實(shí)驗(yàn)中，1、2號(hào)濕地對(duì)TNNH3-NTP、PO43-P的平均去除率分別為43.8%、53.9%、69.6%、71.8%34.9%、50.4%、46.2%、41.1%。與其他水平潛流濕地不同的是，2組濕地對(duì)NH3-N的去除效果都大于TN,造成這種差異的原因一方面是由于進(jìn)水中較高的溶解氧有利于硝化的進(jìn)行，另一方面是由于進(jìn)水中可生化利用碳源的低濃度水平(BOD511.4±0.9mg/L,COD69.9t4.8mg/L),造成2組濕地中反硝化所需碳源的缺乏，進(jìn)而一定程度上限制了濕地的反硝化作用。而且從圖2可以看出，1號(hào)和2號(hào)水平潛流濕地出水中TNNH3-N平均質(zhì)量濃度分別為(13.

9、7±1.6)、(8.1±1.2)mg/L和(15.9±1.4)、(8.7±1.1)mg/Lp(TN)=0.103,p(NH3-N)=0.579。實(shí)驗(yàn)過程中植物能夠促進(jìn)水平潛流濕地的脫氮作用，特別是反硝化作用。這是因?yàn)橹参锔鶇^(qū)釋放的溶解氧和碳源對(duì)硝化、反硝化有促進(jìn)作用10。此外可以看出2組濕地出水中的TNNH3-N大部分時(shí)間處于較低水平，但在冬季去除率均明顯下降，這與植物、微生物在冬季的低溫條件下失活有關(guān)111號(hào)和2號(hào)濕地出水中的TP、PO43-P分別為(0.6±0.04)、(0.4±0.03)mg/L和(1.1±0.06)、

10、(0.9±0.06)mg/Lp(TP)=0.004,p(PO43-P)=0.000，說明與脫氮相比，植物對(duì)濕地除磷的影響更為明顯且差異性更為顯著，種植植物的水平潛流濕地對(duì)磷的去除效果更好且更加穩(wěn)定。這表明植物在水平潛流濕地中不僅對(duì)磷進(jìn)行直接吸收，還優(yōu)化了濕地對(duì)磷吸附去除的條件11。與脫氮不同的是水平潛流濕地對(duì)磷去除率的下降發(fā)生在春季，可能是這段時(shí)間濕地中藻類生長造成的。2.2 基質(zhì)級(jí)配和植物對(duì)水平流人工濕地空間內(nèi)部去除營養(yǎng)物的影響作用為提高水平潛流人工濕地的處理效果和預(yù)防堵塞，實(shí)驗(yàn)在濕地上、下基質(zhì)層采用大粒徑礫石，以利于濕地通過上部空間進(jìn)行富氧及植物根系向濕地下部深處進(jìn)行繁殖；中間層

11、采用小粒徑礫石，便于增加礫石表面積，從而加大濕地基質(zhì)與污水的接觸面積和微生物的附著面積。濕地對(duì)營養(yǎng)物去除率的空間變化情況如圖3所示。H06(14020植物水平流總就一植物水平流然氮一空門水”流總很一空白水流城氮中bX。4020植物水平流總情一植物水平流磷酸靛室門水平流總磷注：上、中、下分別指濕地內(nèi)部的上、中、下3個(gè)空間部分，為濕地3個(gè)沿程取樣點(diǎn)在相同高程的水樣混合后所得到結(jié)果。圖3濕地對(duì)營養(yǎng)物去除率的空間變化從圖3可以看出，實(shí)驗(yàn)采用的基質(zhì)級(jí)配對(duì)濕地脫氮除磷效果的空間分布有較大的影響，1號(hào)濕地對(duì)TN和NH3-N的空間去除率具有相似的趨勢(shì)，即隨著濕地深度的增加其處理效果逐漸降低，說明1號(hào)濕地能夠很

12、好地實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化，濕地底部缺氧是其去除率低的限制因素；2號(hào)濕地上部脫氮效果略低于中部，而下部TN去除率則快速下降，表明了2號(hào)濕地下部因缺少碳源而抑制了其反硝化能力。2組濕地的空間脫氮差異反映出植物可促進(jìn)濕地的脫氮效果，這種促進(jìn)作用在濕地上層空間表現(xiàn)得最為明顯（TN去除率分別為60.6%、43.3%）;在濕地中層由于小粒徑礫石表面積較大而部分彌補(bǔ)了植物造成的差距，使得2組濕地的脫氮效果較為相近（TN去除率分別為55.7%、46.6%）;而濕地下部由于植物根系可在濕地下部擴(kuò)展，1號(hào)濕地通過植物根部釋放的碳源顯著提高了反硝化能力12（TN去除率為44.3%,NH3-N去除率為47.3%）。從2

13、號(hào)濕地的空間變化可以看出粒徑級(jí)配避免了濕地內(nèi)部脫氮效果的空間差異，但由于無法彌補(bǔ)濕地下部碳源不足的缺點(diǎn)，從而不能改善濕地下部對(duì)總氮的去除效果。從圖3可以看出，2組濕地對(duì)TP和PO43-P的空間去除具有相似的趨勢(shì)：中部最高，上、下部相似。但1號(hào)濕地各個(gè)空間對(duì)TP和PO43-P的去除效果要明顯高于2號(hào)濕地，說明植物能在水平潛流濕地的整個(gè)內(nèi)部空間范圍內(nèi)促進(jìn)除磷效果。與濕地除氮不同的是，無論有無植物，水平潛流濕地都在小粒徑基質(zhì)處具有最好的除磷效果。這說明對(duì)于磷的去除，基質(zhì)的作用更為明顯，小粒徑基質(zhì)更有利于磷的攔截與吸附13。1號(hào)水平潛流濕地的除磷效果在上、中、下空間的差異小于2號(hào)濕地(1、2號(hào)濕地上、

14、中、下層之間除磷率的波動(dòng)差異分別為2.8%7.9嗨口3.7%18.9%),說明植物的存在能夠有效彌補(bǔ)大粒徑基質(zhì)對(duì)磷吸附能力不足帶來的缺陷。因此在水平潛流人工濕地脫氮除磷中，植物和多級(jí)基質(zhì)相互補(bǔ)充、彌補(bǔ)對(duì)方對(duì)濕地造成的空間差異，可使整個(gè)濕地空間范圍內(nèi)具有較為均衡的性能。2.3 植物對(duì)水平潛流人工濕地去除營養(yǎng)物的吸收和促進(jìn)作用秋季對(duì)1號(hào)濕地中的植物進(jìn)行收割，通過測(cè)量植物干重和植物內(nèi)的氮磷含量，得到實(shí)驗(yàn)期間通過植物吸收所去除的營養(yǎng)物總量，并與2號(hào)濕地進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表1所小。表，實(shí)膠期何潮濕地中氯硬質(zhì)昌平葡和植物吸收占比聞自進(jìn)水負(fù)常/出水負(fù)荷植物吸收/其他一植物吸燃(gmpS)(gm-Jt咽趣TJ號(hào)

15、B015501542g羽GJX3川瀉B91.558OG3t0.9-TP1號(hào)*B2TB874134718306-332由表1可知，在進(jìn)水負(fù)荷一致的條件下，植物能夠有效減少出水中的營養(yǎng)物負(fù)荷，1號(hào)濕地出水中TNTP分別比2號(hào)濕地減少79.1、16.8g/m2,表明植物的存在能夠有效提高濕地的去除率特別是除磷效果。1號(hào)濕地中植物直接吸收了43.9、8.7g/m2的TNTP,這一數(shù)值處于研究報(bào)道中較高的水平14，造成這種差異的原因是復(fù)合濕地的組成形式，導(dǎo)致水平潛流濕地中營養(yǎng)物大部分為利于植物吸收的溶解態(tài)。通過計(jì)算1號(hào)濕地中植物和其他組成對(duì)營養(yǎng)物的去除負(fù)荷得知，植物對(duì)營養(yǎng)物的直接吸收作用略大于植物對(duì)濕地其他組成的間接促進(jìn)作用(間接促進(jìn)可去除35.2g/m2TN和8.1g/m2TP,植物對(duì)氮的間接促進(jìn)作用大于對(duì)于磷的間接促進(jìn)作用)，植物直接吸收在1號(hào)濕地脫氮除磷所占比例分別為11.3%、17.4%。綜合考慮植物的直接吸收和問接促進(jìn)作用，植物對(duì)整個(gè)濕地脫氮除磷的貢獻(xiàn)在20%35%3結(jié)