水西濕地對有機物削減效果分析*

丁榮艷，秦 俊，馬明海，馬建坤，梁新龍，談一鳴，袁丹丹

(黃山學院生命與環境科學學院，安徽 黃山 245041)

濕地，不論天然或人工，均由于其強大的生態功能，具有天然吸收、代謝、分解污染物和有害物質，實現水體凈化的能力，是成本低廉、維護簡單的“污水處理器”[1]。近年來，人工濕地已經被廣泛應用于各種污水處理中，如生活污水[2]、工業廢水[3]、暴雨徑流[4-5]、農業面源等[6-7]，在水污染控制方面發揮了獨特的作用。因此，利用人工濕地處理微污染河流水體的研究與應用逐漸興起[8-9]。

水西河位于黃山學院(率水校區)的西北角，流經東臨溪鎮部分農田、村莊和黃山學院(率水校區)進入新安江兩個主要支流之一的率水河，因上游地表徑流和農業面源污染使得水西河曾出現水質惡化現象[10]。在新安江生態補償資金[11]的支持下，2015年建設完成水西河(黃山學院段)人工濕地——水西濕地，主要是為了凈化微污染水體——水西河，確保其最終匯入新安江的水質達到地表水III類水標準，以保持新安江水質穩定。

本文以黃山學院(率水校區)水西濕地為研究對象，于2016年9月-2018年9月間對濕地水質進行跟蹤監測，探討水西濕地各工藝單元對有機物的去除效率及其機制，旨在為水西濕地的日常管理提供參考依據，確保出水水質達標排放。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設

沿水流方向并結合濕地處理單元進行采樣點布設，分別在總入水口、氧化塘、表面流濕地、凈化塘、濕地出水口、二級氧化塘等6個采樣點進行采樣，具體采樣點位分布見圖1。

圖1 水西濕地采樣點分布示意圖

1.2 水樣采集與分析

于2016年9月-2018年9月內，在設定的采樣點位每月1次水樣，采樣時盡量避開暴雨雪等極端天氣。采集水樣后立即置于550 mL聚乙烯瓶中，并于24 h內采用重鉻酸鉀法測定其化學需氧量(CODCr)，然后用總入水口濃度和二級氧化塘出口濃度計算水西濕地對有機物的削減率。

實驗所用試劑除特別說明外，均為分析純，實驗用水為新鮮去離子水。

2 結果與討論

2.1 水西濕地各采樣點CODCr逐月變化趨勢

2016年9月至2018年9月各采樣點CODCr值月變化趨勢如圖2所示，各個采樣點CODCr值隨時間總體變化趨勢大致相同，除個別時間點外，同一時間內水西濕地CODCr值隨各處理單元的進行呈現遞減趨勢。

圖2 各采樣點CODCr變化趨勢

2016年9月至11月內水西濕地整體進出水的CODCr值明顯高于2017年和2018年，其整體去除效率不高，甚至在部分單元出現CODCr值回升現象。主要原因可能是：(1)水西濕地建成初期，部分植物尚未能夠穩定生長，生物活性較低，因此對有機物的去除能力未能達到最佳狀態。(2)部分植物在移植后出現部分枝葉或整株死亡的現象，整體去除效果降低。(3)在 2016 年建成初期未找到適合水西濕地的管理措施，導致濕地未能發揮其最佳處理效果。(4)在2016 年第四季度中，岸邊植物的枯枝落葉混入或隨降水流入水西濕地，通過微生物的降解作用釋放出有機物，導致CODCr值增大。

2.2 水西濕地CODCr削減率年際變化

水西濕地2016年、2017年、2018年CODCr削減率年際變化見圖3。可知，平均削減率達到49.72%，其中2017年平均削減率高于2016年和2018年。

2016年水西濕地進水CODCr濃度較大，且在建成初期未找到適合水西濕地的管理措施，導致濕地植物未能充分發揮自身的凈化能力，各單元處理效果不佳，總體凈化效率較低；2017年3月優化管理后水西濕地的凈化能力達到最大，但隨著其進水口CODCr濃度逐漸降低，當進水濃度低于最大凈化能力時，削減率也隨之逐漸降低，故在2018年水西濕地對CODCr削減率達到最低。

圖3 水西濕地CODCr消減率年際變化

2.3 水西濕地各處理單元CODCr均值變化

水西濕地各采樣點在跟蹤監測兩年中CODCr平均濃度變化見圖4，水西濕地CODCr值隨著以下規律呈現遞減趨勢：總入水口>一級氧化塘>表面流濕地>凈化塘>濕地出水口>二級氧化塘，水西濕地對水體有一定的凈化效果。

一級氧化塘和二級氧化塘對有機物削減最為明顯，處理效果較好且穩定。一級氧化塘處理效果穩定，能夠減少后續處理單元的有機負荷；二級氧化塘對濕地內部分單元有機物去除效率低下有較好的緩沖作用，能夠保證水西濕地對水西河水的凈化作用。

圖4 水西濕地各采樣點CODCr變化趨勢

2.4 日常維護管理措施對水西濕地CODCr值的影響

水西濕地維護管理前后各采樣點CODCr變化見圖5，2016年11月各處理單元CODCr值均高于2017年3月，其中2016年11月，總入水口CODCr值為108.06 mg/L，經濕地處理后為65.59 mg/L，下降了42.47 mg/L，削減率為39.30%；2017年3月總入水口CODCr值為89.79 mg/L，經濕地處理后為9.58 mg/L，下降了80.21 mg/L，削減率達到89.33%。2017年3月相較于2016年11月水西濕地對有機物的削減率高出50.03%。

2017年2月，學校對假期期間落入水西濕地的枯枝落葉、岸帶垃圾及部分水生植物進行清理后，水西濕地各單元的CODCr值有明顯的下降，各處理單元凈化效率明顯提高，說明及時的日常維護管理能夠提高水西濕地的凈化效果。

3 結 論

(1)2016年9月至2018年9月的跟蹤監測中，2016年水西濕地各工藝處理單元凈化效率不佳，甚至出現回升現象，但在2017年得到改善，凈化效率提高，而后隨著總入水口水體有機物濃度的減小，水西濕地凈化效率降低。

(2)水西濕地對有機物去除效率較高，最大削減率可達到89.33%，平均削減率為49.72%。水西濕地作為水西河的處理工藝能起到很好的凈化作用，各工藝單元對水體有機物都有著一定的凈化效果，其中一級氧化塘和二級氧化塘凈化效果最佳。

(3)在2017年2月對水西濕地采取相關維護管理措施后，其凈化效率可提高50.03%，所以應定期清理岸帶垃圾、水體垃圾，在秋冬季節對水西濕地植物進行定期收割，加強濕地的日常管理和維護，保證出水水質達標。