污染河水处理（一）

近年来，国内外开始广泛关注由工业、农业、市政等污废水排放所造成的城市地表水富营养化问题。虽然多种污水处理技术可以用来修复污染河流，但作为一种环境友好、资源节约的生态技术，人工湿地以其低投入、易管理及易对河流进行原位修复等优点成为改善河流污染问题的优先选择。

人工湿地处理污水主要依赖于湿地中植物、基质和微生物的相互作用。其中植物不仅本身能吸收污水中的营养物，还能提高湿地系统中微生物的数量;基质在为植物和微生物提供生长介质的同时，也能够通过过滤和吸附等作用直接去除污染物;而湿地微生物更多的是通过植物根际、基质对污水性质的适应和湿地内部溶解氧等环境的构建来实现其活性和数量的合理化。所以在构建人工湿地时，植物和基质是重要考虑因素。

目前对湿地植物和基质的研究多集中于植物和基质种类的选择，关于湿地中植物、基质级配的共同作用对水平流人工湿地处理污染河水营养物的影响研究相对空白，而且大量研究结果表明构建人工湿地时采用当地物材是较好的选择。由于单一湿地无法同时提供好氧-厌氧的利于脱氮的环境，因此越来越多的研究采用复合湿地来实现对污水的有效处理，而且人工湿地对有机物的去除差异性较小。因此，笔者构建了种植有芦苇（Phragmites australis）和空白无植物的水平潜流人工湿地，研究作为表流-水平流复合湿地中二级潜流的水平潜流人工湿地植物和大孔隙率、多级配基质对处理河流营养物的影响作用，并分析了植物在人工湿地中的直接和间接作用。

一、材料与方法

1、实验装置

于西安建筑科技大学校内构建2组结构相同的由有机玻璃构成的水平潜流人工湿地（尺寸均为0.75 m×0.4 m×0.8 m）。为了获得较好的水力性能和处理效果，实验采用了不同粒径的填料组成，其砾石粒径配比从下到上为15 cm大粒径（d：15～30 mm）、25 cm小粒径（d：5～15 mm）、15 cm大粒径（d：15～30 mm），基质孔隙率为百分之五十。1号湿地为种植芦苇的水平潜流湿地，种植密度为13株/㎡，2号湿地为未种植植物的空白水平潜流湿地。砾石、芦苇均取自西安皂河附近。

2、实验水质

西安市皂河污染严重，水中有机物、悬浮物等浓度较大〔7〕。为提高处理效果采用表流湿地作为复合湿地的湿地，实验用水为经过表流湿地处理后的皂河河水，实验期间其水质为：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、COD（69.9±4.8） mg/L、DO（2.9±0.3） mg/L、SS（25.3±5.1） mg/L。表流湿地处理能有效去除河水中的悬浮物、有机物并提高出水溶解氧，与水平潜流湿地共同营造出利于脱氮除磷的好氧-厌氧环境，有利于有效净化高污染河水。实验采用连续进水方式，水力负荷为0.1m³/（㎡·d），水力停留时间为2.5 d，运行水位位于基质表面下5 cm。反应器构造见图 1。

 图 1 实验装置示意

3、实验方法

实验从2012年5月18日至2013年5月18日为期1 a。为了研究植物和基质级配对营养物去除效果的影响，在距离湿地进水口水平方向的1/4、2/4和3/4处分别采集深度为7.5、25、45 cm（各种级配基质的中间层）的水样。湿地进出水水样每周取一次，DO采用HQ30d便携式溶解氧测定仪（美国哈希公司）测定，TN、NH3-N、NO3--N、NO2--N、TP、PO43--P、COD、BOD5和SS按照《水和废水监测分析方法》〔8〕测定。湿地植物于2012年5月26日基本长出，于2012年10月5日收割，生长期为132 d。收割时保留植物根部及基质以上10 cm的茎秆。植物样品的氮磷含量采用H2SO4-H2O2消解法测定〔9〕。

数据统计采用Excel2010和SPSS20.0软件，当p<0.05时认为差异性显著。