潜流式人工湿地对生活污水生物需氧量和化学需氧量的影响分析

(云南师范大学 云南 昆明 650000)

引言：

人工湿地是一种新兴的,生态的去污方法。通过建构湿地工程，来将排入的污水，通过沉淀处理，格栅池处理，和湿地植物的净化和湿地基质填料的过滤的作用，来减少污水有机物的含量。使其达到排放标准后排放，一方面免于污水对农用地的污染，使其减少对人体健康的危害。另一方面，人工湿地工程建设设计与当地环境融为一体，很好的体现了人与自然的结合，尤其是湿地植物的合理选取，也可增加当地的景观效应，给人以美感。 本文通过对实地测量实验地人工湿地的出水，入水的水温和溶解氧值并采回实验水样，利用BOD5测法和COD锰法快速测定仪测出出水高出水低和入水的BOD和COD的值，将测量后的出水和入水的BOD和COD的数值进行计算，从而求出高低出水口的去污率。对测定的人工湿地对生活污水BOD和COD 的去除率看其是否达到了国家污水综合排放标准(GB8978-2005)一级A标准.

一、研究区概况

(一)区域概述

桃花谷水土保持科技园位于陕西商洛市丹凤县竹林关镇。丹凤县位于陕西东南部,秦岭东段南麓的商洛地区，处于33゜21′32"至33゜57′4"，东经110゜7′49"至110゜49′33"之间，商丹盆地东部东西长62.1公里，南北宽65.5公里，总面积2438平方公里，因县城南临丹江，北依凤冠山而得名。

(二)桃花谷人工湿地污水处理工程

桃花谷景区人口虽然不多，但常住农户居住较为分散，且随着景区知名度上升，来自省内外的游客逐年上升，一些以旅客为主导的餐饮，宾馆，娱乐地逐渐增多，在本来就无从处理污水的情况下，又加大了污水的排放量，对示范园区的生态环境造成了严重的危害，并且对景区未来的可持续发展造成了影响。所以进行水土环境的治理保护至关重要。

二、样品采集和研究方法

(一)样品采集

采样时间从2017年2月19-2017年5月13号，分别为2.19 . 2.25 3.4 3.11 3.18 3.25 4.1 4.8 4.15 4.24 5.5 5.13这12个时间段，每次采集为入水(1.2.3)三瓶，出水高(1.2.3)三瓶，出水低(1.2.3)三瓶，每个水口各采三瓶，其主要是为了后期实验时防止因个别水样的误差导致数据的错误。12个时间段，每次9瓶水样，共采集108瓶水样，36个有效数据。

(二)实验方法

对BOD 的测量采用BOD5测法:

取任意水样用便携式溶解氧仪测出其当日的DO值X1，再将其放入培养箱中(20℃，黑暗)，五日后再测出DO值X2，X1-X2即为被测水样的BOD值。

对COD的测量采用COD 锰法测定仪(高锰酸钾测法)：

三、实验结果分析

(一)BOD数据结果分析

图1 入水和出水(高.低)口BOD数值变化趋势图

从图1可看出入水的BOD值明显的大于高低出水口的值，这表明人工湿地对污水的BOD有明显去除效果。入水的值为4.9-11，数据极差为6.1 ，数据采集时间为早春到初夏的这个时节，所以入水值会随季节的变换发生变化，2月中旬-3月初，入水BOD值呈下降趋势3.4-3.25日，BOD值呈上升趋势，且在3.25日出现了最高值11. 4.1-4.24 数值呈现一周为周期的波动因为4月份天气晴雨多变，相对于晴天来说，雨天会稀释污水，使得水样的BOD值变小，而晴天温度的升高又会加剧入水的BOD值。5.3-5.12数值呈缓慢上升趋势。这一时节为该景区一年的游客旺季，排的污水会相应增多，数值相应上升。 通过实地测量发现高出水口比低出水口高35mm,对比高低出水口的数值，出水高值在0.9-6.6之间。出水低值在0.7-6.4之间，两者相差不大，尤其是在4.1-5.12期间两者的BOD值非常接近。

利用spass19.0相关性分析得出温度(X)与出水低BOD去污率(Y)的关系：

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

温度(X)与出水高BOD去污率(Y)的关系：Y=-0.042X3+1.68X2-19.69X+113.73

图2 高低出水口下BOD去除率趋势对比简图

从图2数据可得高出水口的平均去污率为41.74%，低出水口的平均去污率为47.43%，湿地对BOD的平均去污率为44.59%，明显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数据可得两者的变异系数，高出水口为41%，低出水口为50%.(公式3-1) .从中可知低出水口的变异系数大于高出水口的，则表明高出水口的去污率比低出水口稳定。从图2可知两者在四月份的去污率相近大体在40%-60%变动，从5.1-5.12 两者去污率都呈上升趋势，且高出水口达到了峰值83.33%。两者在2.19-3.25期间变动幅度最大低出水口在2.19-3.4号呈上升趋势，3.4-3.11呈下降趋势，3.11-3.18呈急剧上升趋势且达到峰值89.86%到3.25又略有下降，高出水口2.19-2.20呈下降趋势，2.20-3月初呈上升趋势，再到3月底基本保持平稳在40%间徘徊。

(二)COD数据分析

图3不同均温下入水和出水(高.低)口的COD数值及去污率简表

图3 入水和出水(高,低)口COD数值变化趋势简图

利用spass19.0相关性分析温度(X)与出水口低COD去污率(Y)的关系：

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

温度(X)与出水口高COD去污率(Y)的关系：

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

从图3中可得知，出水口COD值明显低于入水值，这说明该湿地的去除效果明显。入水口值在17.7-34.6mg/L之间，极差为16.9 其与BOD值一样，变化都随天气温度，降水以及游客上升 导致的排污量上升有关。在2.19-.3.4日入水的数值下降(由于温度较低，人们用水的数量较少，使得污水排放量少且水质相对污染不重)，从3.4—3月底，BOD数值先上升，并在3.18日达到峰值34.6mg/L 随后呈下降趋势至4.1号达到数值17.7 mg/L 。

图4 高低出水口下COD去除率趋势对比简图

从图4数据可得高出水口的平均去污率为57.85%，低出水口的平均去污率为58.12%，湿地对COD的平均去污率为57.9%，明显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数据可得两者的变异系数。高出水口为24.9%，低出水口为26.3%.(公式3-2)从中可知低出水口的变异系数大于高出水口的，则表明高出水口的去污率比低出水口稳定。 虽然图11，图12可知温度与出水高低呈负相关，但是高低出水口的数值变化还是随着温度的变化而发生变化，在2月中旬至3月底的时间段内，随温度的上升，COD的数值呈上升趋势。因为温度越高，湿地中的微生物活性较高，对COD的去除能力也相应增强,两者都在此期间达到各自的峰值，高出水口为74.57%，低出水口为71.61%。且两者都在2.25-3.4号，数值出现了下降的趋势，因其在这一周内温度出现了下降，最低温度达到了-2℃，最高温是16℃，低温会对人工湿地去除污染物产生不利影响，崔玉波等人对垂直流人工湿地系统中低温下去除污染物的机理进行了分析，发现当水温降至5℃时，系统的COD去除率从70%降到50%.[9]而从4月至5月中旬期间，其湿地的去污率保持在50%-70%之间，中间在4.8-4.15号两者都有一个直线的下降趋势，在温度相对变化不大的情况下，降雨的增多导致了入水COD稀释后变小，从而导致整体的去污率减小，之后虽然出水低在5.5-5.13又有一次下降趋势，但两者的去污率总的来说，会随温度的进一步上升，而逐渐呈上升的趋势。

(三)COD,BOD排放标准分析

经计算得知污水经过该湿地的净化后排出的水中,高出水口的BOD均值为3.825 mg/L，低出水口BOD均值为3.25 mg/L，平均值约为3.53mg/L.其达到了国家污水综合排放标准(GB8978-2005)BOD排放中的一级标准的A标准。[10]其高,低水口的COD均值都为10.3 mg/L，其也达到了国家污水综合排放标准(GB8978-2005)BOD排放中的一级标准的A标准。以上表示其桃花谷人工湿地工程技术对当地生活污水的净化效果显著，使其在BOD COD方面达到了排放标准。

四、结论和讨论

(一)该湿地对污水BOD的平均净化率为44.59%，出水高为41.74 % 出水低为47.43% 低出水口的变异系数为41%，高出水口的变异系数为50%，说明出水口低对污水BOD的净化效率略高于出水口高，但是高出水口的净化效率较低出水口稳定。

(二)湿地对COD的平均去污率为57.9%，高出水口的平均去污率为57.85%，低出水口的平均去污率为58.12%，高出水口的变异系数为26.3%，低出水口的变异系数为24.9% ，说明出水口低对污水BOD的净化效率略高于出水口高，但是高出水口的净化效率较低出水口稳定。

(三)人工湿地对生活污水的净化，使得其水中的BOD COD含量都达到了排放中的一级标准的A标准，排放的污水不会对当地的生态环境和人体健康产生危害。

(四)本文只从湿地植物的去污上予以解释，但缺少对湿地基质填料方面的讨论和分析在今后研究中应加以分析。

【参考文献】

[1]杨学军，韩悦，潘碌亭，吴坤.我国农村污水现状及处理方法探讨.[J]现代农业科技.2015，15(5)：56-59.

[2]王利明. 新型潜流人工湿地处理农村生活污水示范及优化[P]山东：中国海洋大学，2010.

[3]陈美娟.浅析农村生活污水处理技术与政策选择.[J]新材料新装饰.2014，25(8)：34-37.