人工湿地处理三种典型工业废水的差异性分析研究

3.2填料类型的差异性

目前，人工湿地常用的填料有沸石、火山岩、钢渣、空心砖、陶粒、砾石等，每种填料都有各自的优缺点，选用的基本原则是合适的孔隙率，渗透系数较大，减少堵塞，同时也可采用多种填料组合的[2]模式来增强湿地的过滤、吸附、拦截等性能。

对于含重金属废水而言，填料所起的作用不大，相关研究也比较少，不同填料以及不同填料组合对不同重金属的处理能力相差不大，因此在针对含重金属废水的人工湿地进行填料选择时，可着重考虑其经济价值。对于高耗氧量、高营养盐废水而言，填料的作用比较明显，其中生物炭对NH3-N的吸附效果较好，且吸附效果比较稳定，还能够为反硝化过程提供碳源，另外还有火山岩、瓷砂陶粒、沸石对NH3-N的吸附效果也比较好;

实际人工湿地施工时，多考虑不同填料的组合，以达到一定要求的去除效果。其中沸石含量高的填料组合对氨氮的去除效果较好，空心砖、钢渣含量高的填料组合对磷的去除效果较好，但沸石、钢渣的组合对氨氮的吸附产生抑制作用;此外，不同填料的处[3]等发现理效果还受其他因素的影响，如秦娟娟陶粒对氨氮和总磷的吸附效率受盐度影响较大，炉渣、沸石对总磷的吸附效率受盐度影响较小，对氨氮的吸附受盐度影响较大，含盐污水中硝氮和COD的去除不能主要依靠填料的吸附作用。

对于含油废水而言，有关填料选择的研究比较少，薛钧尹等建议沸石、蛭石、果壳可作为人工湿地处理含油废水的优选填料，当然，不同的填料对工艺废水去除效果的差别与栽培植物及富集微生物种类有关。

3.3植物配置的差异性

人工湿地植物对废水中重金属的去除取决于植物根系对重金属的富集积累，有关此类研究比较多。能够大量积累Fe的植物就有水葫芦、稗草、蔗草、黄营蒲、芦苇、千屈菜、美人蕉等多种植物，能够有效吸收Mn元素的植物有千屈菜、美人蕉、蔗草、黄营蒲、芦苇等多种植物，因此Fe、Mn元素相对来说是比较容易通过湿地植物来进行去除的，能够大量吸收Zn的植物有稗草、千屈菜、美人蕉、野茭白等，其中芦苇对Cu、Zn的吸收茎叶转移系数比较大。

因此可以认为二级湿地中，蔗草、黄营蒲、千屈菜、美人蕉是值得推荐的修复中低浓度电镀废水的优势种;而能够有效吸收Cr的植物仅有水葫芦、芦苇和香蒲等，即人工湿地对Cr的去除能力有一定的限制，芦苇和香蒲能较好的吸收Cd和Pb，另外水葱、灯芯草、芦竹也可以有效去除Pb，但是植物对这些重金属污染物的吸收富集主要集中在根部，大量重金属还是滞留在人工湿地中，通过收割植物地上部分来去除重金属效率较。

针对高含盐量废水，植物能够正常生长是低有效去除污染物的前提，其中宽叶香蒲、狭叶香蒲、水葱、芦苇和睡莲在高盐废水中能很好生长，其中芦苇去污能力最强，耐盐性也最强。人工湿地在处理高耗氧量、高营养盐废水时，植物所起的作用不大，其中氮主要是通过氨的挥发作用和NH4+的交换作用来去除，以及微生物的硝化和反硝化作用等。

而磷有一部分是通过植物吸收来去除的，另外是以磷酸盐的形式沉降固结在基质上;植物对污染物的去除一方面是直接作用，即吸收和富集，另一方面就是间接作用，即为微生物的生长和繁殖提供依附条件和有氧、无氧的环境，其中COD的去除就是取决于附着在基质和植物根系上的微生物的降解作用;因此可以说明湿地植物的直接吸收在人工湿地系统氮磷的去除中不占重要地位，人工湿地植物的选择和利用应该更注重其间接生态效应的发挥。

总的来说，在针对高耗氧量、高营养盐废水选择人工湿地植物时，应注重植物的经济价值，比如选取成本相对较低且有一定景观效应的植物，并且应注意植物的二次利用价值，比如人工湿地处理造纸工业废水时，宜选用可作为造纸原料的植物等。有关人工湿地处理含油废水的植物选择的研究大部分集中在含油废水中高危成分去除的研究，其中皇冠草对硝基苯的去除率较高，同时，考虑植物的间接作用，投加能够有效降解硝基苯的微生物可提高系统净化能力，比如投加降解菌-鲍曼不动杆菌(cc-2)等。

3.4运行管理的差异性

人工湿地的运行管理主要集中在植物的处理及填料中沉积物的清理。人工湿地中植物的处理，包括收割与不收割两个方面，收割是为了去除枯叶带来的堵塞问题以及营养物质的再次释放，而不收割强调经济问题，且可以通过增强反硝化作用来处理枯叶。

对于规模较大、植物稀疏的人工湿地，且废水中氮磷含量少时，如电镀废水、矿山废水，可采取不收割植物的方式;而对于高耗氧量、高营养盐废水，因需减少营养物质的再次释放，提高微生物的硝化、反硝化作用以及好氧微生物对COD、BOD的去除，可采取收割植物的方式。填料中沉积物的清理，可考虑二次回用:有机污染物、营养盐含量高的废水，如食品加工废水、淀粉工业废水，经人工湿地处理后，沉积物中污染物含量明显降低，而且对基质来说，增加了氮磷、有机质的含量，起到了堆肥的效果。

4人工湿地处理工业废水的最新研究

随着人工湿地更广泛推广应用，近3年来，有关人工湿地处理工业废水的研究还在不断深入。在人工湿地中植物系统对重金属的去除机理与作用上，不断有新的发现，Jan等[6]研究发现重金属在植物芽上的富集普遍较少，但变异性大，在地上生物量的积累多少与进入人工湿地的重金属量没有关系，这是因为重金属在人工湿地的缺氧、厌氧区被沉淀，不能被植物充分吸收，同时也发现重金属Zn、Cd、Cr等在植物芽上的富集分数比较大，但没有合理的解释。

Tereza等研究发现各种重金属遵循不同的季节性模式，选择适当的时间收获可优化对重金属的去除。此外，采取一定的措施可以促进湿地中的反硝化作用从而提高TN的去[8]发现间歇曝气有助于增强人工湿地除率，Lu等中的硝化作用，但是会限制TN的去除，然而，废水再循环可促进反硝化作用，并增强TN的去除率，而且废水处理后进行微量电解可有助于TN的去[9]研究发现PVA固定化小球在处理富除;Wei等含氨氮的废水上有很好的应用前景，同时，固定化硝化细菌对改善人工湿地中较低的硝化作用可以起到良好效果。

人工湿地处理含油废水依然有很[10]的研究进一步证实好的发展空间，Alexandros等了人工湿地可以就地去除受污染地下水中的苯酚，并且酚类化合物的存在不影响MTBE(甲基叔丁基醚)和苯的去除，生物降解是最主要的去除机理。

5结语

针对不同工业废水的人工湿地技术应用总结几点建议:

适宜采取以垂直潜流为主的方式处理氨氮含量高的废水，其他废水宜选水平潜流;多种填料组合下提高沸石含量比重，往往能增强对NH4--N有效去除;芦苇耐盐性很强，应用广泛，此外还有香蒲等(但能够有效处理含Cr、Cd、Pb废水的植物并不多);地上生物对重金属富集较少，要特别注意植物有效收割和沉积物处理;处理高耗氧量废水后土壤肥性提高，沉积物可考虑二次利用;另外，强化重金属在地上生物的富集、选择最佳处理时间、采取间歇曝气、实现废水循环以及采用新型材料等都可加强人工湿地的处理效率。

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