不同条件下人工湿地去除重金属效果研究_卢守波

科技信息（下转第433页）重金属废水污染已成为当前水环境治理的一个重要方面，由于重金属本身的特性，处理起来非常困难，目前主要的处理方法有生物法[1]、电解法[2]和化学沉淀法等，但这些方法由于各种缺陷很难广泛应用。研究人员应用人工湿地处理重金属废水，利用植物、基质和微生物构成的生态系统功能对重金属进行去除，获得了良好的降解效果。本文通过模拟人工湿地的小试系统，研究了不同条件对人工湿地处理重金属效果的影响，探讨了人工湿地去除重金属的相关机理，为人工湿地处理重金属废水的研究和应用提供了指导。1.材料与方法1.1试验材料试验安排在实验室内进行，利用有机玻璃制作成一个小型装置，长×宽约为：0.4m×0.3m。选择碎石子作为湿地填料，填充厚度约0.2m，在填料上种植挺水植物美人蕉，在装置的一侧高端设置进水口用于进水，另一侧基质底端设置排水空，模拟呈水平潜流湿地形态。装置建成后稳定一段时间，待植物生长稳定后开始试验。1.2试验用水试验用水采用人工配置方法，污水由自来水加入重金属盐配置而成，所用试剂有硫酸铜、硫酸锌、硝酸铅、硝酸镉，规格为分析纯级。1.3测试方法测试指标和仪器有：pH采用HI8424NEWpH/mV/temp测定仪；重金属采用原子吸收分光光度计，仪器为日立Z-2000系列偏振塞曼原子吸收光度计。2.结果与讨论2.1不同时间对重金属降解的影响人工湿地主要通过沉淀、絮凝、吸附等作用达到对重金属的去除，由于不同重金属降解机理不同，随时间变化湿地对其去除速率也存在显著差异。试验条件：进水pH=6.5，Cu、Pb、Cd、Zn的浓度分别为5.20mg/L、2.49mg/L、2.41mg/L、4.50mg/L，四种重金属浓度随时间变化的规律如图1所示。图1不同时间对降解效果的影响由图1可知，重金属进入湿地后0.25h内其浓度下降非常迅速，从0.2h~5h之间重金属浓度缓慢下降，5h之后重金属含量基本不再变化。这是因为重金属进入湿地先由基质的吸附作用去除，这一过程迅速将重金属富集到填料表面，使重金属浓度迅速下降，而后依靠湿地中组分的物理化学反应及生物富集作用去除，此过程重金属浓度下降缓慢，最终重金属浓度降至一定程度，系统处于反应平衡状态，浓度也不再下降。2.2不同pH对重金属降解效率的影响pH对重金属离子的沉淀、水解、络合以及基质吸附有重要影响，因而也影响湿地的处理效果。试验条件：进水浓度Cu：5.03~5.10mg/L，Pb：1.88~2.42mg/L，Cd：2.31~2.41mg/L，Zn：4.31~4.40mg/L，停留时间5h，用硝酸、氢氧化钠调节pH为3、5、7、9，分别进行试验，得试验结果如图2所示。图2不同pH对去除率的影响由图2可知，pH对Cu、Cd、Zn去除率有明显影响，随着pH增大，去除率也逐渐升高，待pH=7时，去除率逐渐稳定，再增大pH重金属去除率也升高很小。pH较低，基质表面质子不易释放[3,4]，吸附位较少，离子不易水解导致重金属去除率较低，随着pH升高，基质吸附能力增强，微生物也较活跃，从而提高了重金属去除率，继续升高pH，生物生长环境受抑制，致使去除率变化很小。可见，进水pH呈中性较好。对于Pb，由于湿地去除能力很强，pH变化对其影响不明显。2.3不同浓度对重金属降解效率的影响为了确定不同重金属浓度对人工湿地去除率的影响，选择试验条件为：进水浓度如表1所示：表1重金属废水浓度（mg/L）pH=6.7，停留时间5h，分别进行试验，所得结果如图3。图3不同进水浓度对去除率的影响由图3可知，进水浓度对Cd和Zn去除率影响较大，随浓度增大两种去除率均呈下降趋势，Cu和Pb随着浓度增大去除率也有所下降，但不十分显著。由于基质对不同重金属吸附亲和力不同，与Cu、Pb相比，基质对Zn、Cd吸附亲和力较弱[5]，因而随进水浓度不同条件下人工湿地去除重金属效果研究东华大学环境科学与工程学院卢守波［摘要］本文研究了在不同水力停留时间、不同进水pH以及不同进水浓度下，水平潜流人工湿地对重金属的去除效果，结果表明这三种因素对人工湿地去除重金属效率产生较为明显的影响，不同重金属的去除效果受外界因素影响的程度有所差异，为人工湿地去除重金属的优化研究提供了参考。［关键词］人工湿地重金属效果研究基金项目：本文系国家自然科学基金创新群体基金（No.50721006）；上海市重点学科（No.B604）。作者简介：卢守波（1983-），男，硕士研究生，主要从事水处理人工湿地方向研究。污水类型CuPbZnCdⅠ5242Ⅱ10484Ⅲ156126Ⅳ208168博士·专家论坛431——科技信息增大，Cd和Zn去除率下降较为明显。考虑重金属对湿地植物和微生物的危害，因此，人工湿地处理的重金属废水浓度尽可能较低。3.结论（1）不同时间对人工湿地降解效果有明