潛流式人工濕地對生活污水生物需氧量和化學(xué)需氧量的影響分析

(云南師范大學(xué) 云南 昆明 650000)

引言：

人工濕地是一種新興的,生態(tài)的去污方法。通過建構(gòu)濕地工程，來將排入的污水，通過沉淀處理，格柵池處理，和濕地植物的凈化和濕地基質(zhì)填料的過濾的作用，來減少污水有機物的含量。使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放，一方面免于污水對農(nóng)用地的污染，使其減少對人體健康的危害。另一方面，人工濕地工程建設(shè)設(shè)計與當(dāng)?shù)丨h(huán)境融為一體，很好的體現(xiàn)了人與自然的結(jié)合，尤其是濕地植物的合理選取，也可增加當(dāng)?shù)氐木坝^效應(yīng)，給人以美感。 本文通過對實地測量實驗地人工濕地的出水，入水的水溫和溶解氧值并采回實驗水樣，利用BOD5測法和COD錳法快速測定儀測出出水高出水低和入水的BOD和COD的值，將測量后的出水和入水的BOD和COD的數(shù)值進(jìn)行計算，從而求出高低出水口的去污率。對測定的人工濕地對生活污水BOD和COD 的去除率看其是否達(dá)到了國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-2005)一級A標(biāo)準(zhǔn).

一、研究區(qū)概況

(一)區(qū)域概述

桃花谷水土保持科技園位于陜西商洛市丹鳳縣竹林關(guān)鎮(zhèn)。丹鳳縣位于陜西東南部,秦嶺東段南麓的商洛地區(qū)，處于33゜21′32"至33゜57′4"，東經(jīng)110゜7′49"至110゜49′33"之間，商丹盆地東部東西長62.1公里，南北寬65.5公里，總面積2438平方公里，因縣城南臨丹江，北依鳳冠山而得名。

(二)桃花谷人工濕地污水處理工程

桃花谷景區(qū)人口雖然不多，但常住農(nóng)戶居住較為分散，且隨著景區(qū)知名度上升，來自省內(nèi)外的游客逐年上升，一些以旅客為主導(dǎo)的餐飲，賓館，娛樂地逐漸增多，在本來就無從處理污水的情況下，又加大了污水的排放量，對示范園區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害，并且對景區(qū)未來的可持續(xù)發(fā)展造成了影響。所以進(jìn)行水土環(huán)境的治理保護(hù)至關(guān)重要。

二、樣品采集和研究方法

(一)樣品采集

采樣時間從2017年2月19-2017年5月13號，分別為2.19 . 2.25 3.4 3.11 3.18 3.25 4.1 4.8 4.15 4.24 5.5 5.13這12個時間段，每次采集為入水(1.2.3)三瓶，出水高(1.2.3)三瓶，出水低(1.2.3)三瓶，每個水口各采三瓶，其主要是為了后期實驗時防止因個別水樣的誤差導(dǎo)致數(shù)據(jù)的錯誤。12個時間段，每次9瓶水樣，共采集108瓶水樣，36個有效數(shù)據(jù)。

(二)實驗方法

對BOD 的測量采用BOD5測法:

取任意水樣用便攜式溶解氧儀測出其當(dāng)日的DO值X1，再將其放入培養(yǎng)箱中(20℃，黑暗)，五日后再測出DO值X2，X1-X2即為被測水樣的BOD值。

對COD的測量采用COD 錳法測定儀(高錳酸鉀測法)：

三、實驗結(jié)果分析

(一)BOD數(shù)據(jù)結(jié)果分析

圖1 入水和出水(高.低)口BOD數(shù)值變化趨勢圖

從圖1可看出入水的BOD值明顯的大于高低出水口的值，這表明人工濕地對污水的BOD有明顯去除效果。入水的值為4.9-11，數(shù)據(jù)極差為6.1 ，數(shù)據(jù)采集時間為早春到初夏的這個時節(jié)，所以入水值會隨季節(jié)的變換發(fā)生變化，2月中旬-3月初，入水BOD值呈下降趨勢3.4-3.25日，BOD值呈上升趨勢，且在3.25日出現(xiàn)了最高值11. 4.1-4.24 數(shù)值呈現(xiàn)一周為周期的波動因為4月份天氣晴雨多變，相對于晴天來說，雨天會稀釋污水，使得水樣的BOD值變小，而晴天溫度的升高又會加劇入水的BOD值。5.3-5.12數(shù)值呈緩慢上升趨勢。這一時節(jié)為該景區(qū)一年的游客旺季，排的污水會相應(yīng)增多，數(shù)值相應(yīng)上升。 通過實地測量發(fā)現(xiàn)高出水口比低出水口高35mm,對比高低出水口的數(shù)值，出水高值在0.9-6.6之間。出水低值在0.7-6.4之間，兩者相差不大，尤其是在4.1-5.12期間兩者的BOD值非常接近。

利用spass19.0相關(guān)性分析得出溫度(X)與出水低BOD去污率(Y)的關(guān)系：

Y=-0.043X3+1.68X2-19.69X+113.74

溫度(X)與出水高BOD去污率(Y)的關(guān)系：Y=-0.042X3+1.68X2-19.69X+113.73

圖2 高低出水口下BOD去除率趨勢對比簡圖

從圖2數(shù)據(jù)可得高出水口的平均去污率為41.74%，低出水口的平均去污率為47.43%，濕地對BOD的平均去污率為44.59%，明顯得知低出水口的去污效率要高于高出水口去污率。由表1高低出水口去污率的數(shù)據(jù)可得兩者的變異系數(shù)，高出水口為41%，低出水口為50%.(公式3-1) .從中可知低出水口的變異系數(shù)大于高出水口的，則表明高出水口的去污率比低出水口穩(wěn)定。從圖2可知兩者在四月份的去污率相近大體在40%-60%變動，從5.1-5.12 兩者去污率都呈上升趨勢，且高出水口達(dá)到了峰值83.33%。兩者在2.19-3.25期間變動幅度最大低出水口在2.19-3.4號呈上升趨勢，3.4-3.11呈下降趨勢，3.11-3.18呈急劇上升趨勢且達(dá)到峰值89.86%到3.25又略有下降，高出水口2.19-2.20呈下降趨勢，2.20-3月初呈上升趨勢，再到3月底基本保持平穩(wěn)在40%間徘徊。

(二)COD數(shù)據(jù)分析

圖3不同均溫下入水和出水(高.低)口的COD數(shù)值及去污率簡表

圖3 入水和出水(高,低)口COD數(shù)值變化趨勢簡圖

利用spass19.0相關(guān)性分析溫度(X)與出水口低COD去污率(Y)的關(guān)系：

Y=-0.027X3+1.12X2-12.04X+81.97

溫度(X)與出水口高COD去污率(Y)的關(guān)系：

Y=-0.018X3+0.68X2-7.1X+72.38

從圖3中可得知，出水口COD值明顯低于入水值，這說明該濕地的去除效果明顯。入水口值在17.7-34.6mg/L之間，極差為16.9 其與BOD值一樣，變化都隨天氣溫度，降水以及游客上升 導(dǎo)致的排污量上升有關(guān)。在2.19-.3.4日入水的數(shù)值下降(由于溫度較低，人們用水的數(shù)量較少，使得污水排放量少且水質(zhì)相對污染不重)，從3.4—3月底，BOD數(shù)值先上升，并在3.18日達(dá)到峰值34.6mg/L 隨后呈下降趨勢至4.1號達(dá)到數(shù)值17.7 mg/L 。

圖4 高低出水口下COD去除率趨勢對比簡圖

從圖4數(shù)據(jù)可得高出水口的平均去污率為57.85%，低出水口的平均去污率為58.12%，濕地對COD的平均去污率為57.9%，明顯得知低出水口的去污效率要高于高出水口去污率。由高低出水口去污率的數(shù)據(jù)可得兩者的變異系數(shù)。高出水口為24.9%，低出水口為26.3%.(公式3-2)從中可知低出水口的變異系數(shù)大于高出水口的，則表明高出水口的去污率比低出水口穩(wěn)定。 雖然圖11，圖12可知溫度與出水高低呈負(fù)相關(guān)，但是高低出水口的數(shù)值變化還是隨著溫度的變化而發(fā)生變化，在2月中旬至3月底的時間段內(nèi)，隨溫度的上升，COD的數(shù)值呈上升趨勢。因為溫度越高，濕地中的微生物活性較高，對COD的去除能力也相應(yīng)增強,兩者都在此期間達(dá)到各自的峰值，高出水口為74.57%，低出水口為71.61%。且兩者都在2.25-3.4號，數(shù)值出現(xiàn)了下降的趨勢，因其在這一周內(nèi)溫度出現(xiàn)了下降，最低溫度達(dá)到了-2℃，最高溫是16℃，低溫會對人工濕地去除污染物產(chǎn)生不利影響，崔玉波等人對垂直流人工濕地系統(tǒng)中低溫下去除污染物的機理進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水溫降至5℃時，系統(tǒng)的COD去除率從70%降到50%.[9]而從4月至5月中旬期間，其濕地的去污率保持在50%-70%之間，中間在4.8-4.15號兩者都有一個直線的下降趨勢，在溫度相對變化不大的情況下，降雨的增多導(dǎo)致了入水COD稀釋后變小，從而導(dǎo)致整體的去污率減小，之后雖然出水低在5.5-5.13又有一次下降趨勢，但兩者的去污率總的來說，會隨溫度的進(jìn)一步上升，而逐漸呈上升的趨勢。

(三)COD,BOD排放標(biāo)準(zhǔn)分析

經(jīng)計算得知污水經(jīng)過該濕地的凈化后排出的水中,高出水口的BOD均值為3.825 mg/L，低出水口BOD均值為3.25 mg/L，平均值約為3.53mg/L.其達(dá)到了國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-2005)BOD排放中的一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。[10]其高,低水口的COD均值都為10.3 mg/L，其也達(dá)到了國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-2005)BOD排放中的一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。以上表示其桃花谷人工濕地工程技術(shù)對當(dāng)?shù)厣钗鬯膬艋Ч@著，使其在BOD COD方面達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)論和討論

(一)該濕地對污水BOD的平均凈化率為44.59%，出水高為41.74 % 出水低為47.43% 低出水口的變異系數(shù)為41%，高出水口的變異系數(shù)為50%，說明出水口低對污水BOD的凈化效率略高于出水口高，但是高出水口的凈化效率較低出水口穩(wěn)定。

(二)濕地對COD的平均去污率為57.9%，高出水口的平均去污率為57.85%，低出水口的平均去污率為58.12%，高出水口的變異系數(shù)為26.3%，低出水口的變異系數(shù)為24.9% ，說明出水口低對污水BOD的凈化效率略高于出水口高，但是高出水口的凈化效率較低出水口穩(wěn)定。

(三)人工濕地對生活污水的凈化，使得其水中的BOD COD含量都達(dá)到了排放中的一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)，排放的污水不會對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生危害。

(四)本文只從濕地植物的去污上予以解釋，但缺少對濕地基質(zhì)填料方面的討論和分析在今后研究中應(yīng)加以分析。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊學(xué)軍，韓悅，潘碌亭，吳坤.我國農(nóng)村污水現(xiàn)狀及處理方法探討.[J]現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技.2015，15(5)：56-59.

[2]王利明. 新型潛流人工濕地處理農(nóng)村生活污水示范及優(yōu)化[P]山東：中國海洋大學(xué)，2010.

[3]陳美娟.淺析農(nóng)村生活污水處理技術(shù)與政策選擇.[J]新材料新裝飾.2014，25(8)：34-37.