利用人工湿地处理电镀废水水处理

       湿地是分布于陆生生态系统和水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统。湿地可分为天然湿地和人工湿地两大类。人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及生物的作用。人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源生产潜力，防止环境再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。
　　根据湿地中主要植物形式人工湿地可分为:浮游植物系统，挺水植物系统，沉水植物系统。其中沉水植物系统还处于实验室研究阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的精处理。目前一般所指人工湿地系统都是指挺水植物系统。挺水植物系统根据废水流经的方式，可分为表面流湿地(SFW)也称为水面湿地，自由水面湿地。在表面流湿地系统中，污水在湿地的表面流动，水位较浅(0．1～0．6m)之间，污水中绝大部分有机物依靠生长在植物水下部分的茎、杆上的生物膜来完成。潜流湿地(SSFW)也称为水平流人工湿地，因污水在床体内水平流动而得名。在潜流湿地系统中，污水在湿地床的内部流动，利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用，达到处理污水的效果，是目前应用最为广泛的湿地流态，但造价相对较高。立式流湿地(VFW)综合了表面流人工湿地和潜流人工湿地的特点，水流在填料床中基本上呈由上向下的垂直流，水流流经床体后被铺设在出水端底部的集水管收集并排出系统。但由于建筑要求高，目前采用的也不多。现行人工湿地处理系统可以分为:自由水面人工湿地处理系统;人工潜流湿地处理系统;垂直水流型人工湿地处理系统。
　　李星等［10］利用人工湿地植物对电镀废水的净化和修复效果进行了研究。通过在垂直流、水平潜流人工湿地系统进行采样和分析，研究了垂直流湿地(一级湿地)中水葫芦、稗草和水平潜流湿地(二级湿地)中蔗草、黄菖蒲、芦苇、千屈菜、美人蕉对某电镀厂经预处理后排水中主要污染物元素Cr、Zn、Fe、Mn、Ni和Cu的处理能力。结果表明，60d后二级湿地中千屈菜、藤草、美人蕉长势最好，黄莒蒲正常生长，芦苇几乎停止生长，而一级湿地中水葫芦、稗草生长较缓慢。植物对电镀废水的净化和修复，因植物种类、部位、生物量、重金属种类等而不同。一级湿地中水葫芦对电镀废水的净化和修复效果强于稗草，二级湿地中蔗草、美人蕉对电镀废水的净化和修复效果最好。通过分析，二级湿地植物优势明显，其中蔗草、美人蕉、黄菖蒲、千屈菜是值得推荐的修复中低浓度电镀废水优势种。在人工湿地系统污染物负荷较高的一级湿地应尽可能选用多种抗逆性强的湿地植物品种组合栽植。
　　陶笈汛［37］通过水培试验研究了李氏禾对某电镀工业区产生的电镀废水中重金属离子的去除效果，结果表明李氏禾能够有效去除电镀废水中的重金属离子，铬、铜和镍的去除率随着电镀废水中重金属离子浓度的降低而升高，最高可达93．49%、96．84%和93．06%。
　　李氏禾对电镀污泥中重金属离子的吸收和积累试验表明，该植物对电镀污泥中的铬、铜和镍具有很强的耐受和富集能力，单株李氏禾地上部铬、铜和镍的积累质量最高可达0．87、41．68和43．18μg/株。该植物应用于湿地系统中能够持续有效地将基质中重金属元素转移到地上部组织中。研究者同时对水力负荷和进水浓度对李氏禾人工湿地处理电镀废水效果的影响进行了实验研究。研究发现，随着水力负荷的降低，湿地系统对电镀废水中重金属离子的去除率呈现先上升后下降的趋势，在水力负荷为0．15m3/(m2·d)时达到最高，电镀废水的进水浓度越低，湿地系统对电镀废水中重金属离子的去除能力越强。李氏禾人工湿地处理电镀废水的试验研究结果表明，李氏禾人工湿地对电镀废水中铬、铜和镍的η去除分别达到86．76%、95．52%和78．34%，出水ρ(Cr3+)、ρ(Cu2+)和ρ(Ni2+)平均值分别为1．20、0．06和0．56mg/L，低于电镀行业水污染物排放重金属标准限值。为了了解人工湿地对重金属离子吸收的影响因素，国内学者也做了大量的研究工作。为研究不同湿地植物根系泌氧能力与重金属离子吸收积累能力间的关系。李光辉等人［38］选用6种对废水中重金属离子吸收能力较强的湿地植物进行盆栽实验。结果表明:不同种类湿地植物的根系向水中的泌氧能力存在明显差异，植物间水体溶解氧质量浓度的差异最大可达1．05mg/L;不同种类湿地植物对重金属离子的吸收积累能力也有显著差异，而且在重金属元素积累量方面的差异明显高于重金属离子浓度方面的差异。相关分析表明:不同种类湿地植物水体溶解氧浓度与植株重金属元素积累量之间存在显著正相关关系，相关系数达到显著水平(P＜0．05)。该结果说明:湿地植物对废水及底泥中重金属离子的吸收积累能力在相当大的程度上取决于其根系的泌氧能力。
　　为研究不同湿地植物根系分泌物对水体的酸化能力与重金属离子吸收积累能力间的关系，李光辉等人［39］选用六种对废水中重金属离子吸收能力较强的湿地植物进行了盆栽实验。这六种湿地植物分别是:稗、空心莲子草、茭笋、鸭舌草、柳叶箬、辣蓼。研究结果表明，不同种类的植物对水体的酸化能力存在明显差异，水体pH差异最大可达0．85;不同湿地植物间对重金属离子的吸收积累能力有显著差异，而且在重金属元素积累量方面的差异明显高于重金属离子浓度方面的差异。相关分析表明，不同湿地植物水体pH与植株重金属元素积累量之间存在较好的负相关关系，相关系数达到或接近P=0．05显著水平。研究结果说明，湿地植物对废水中重金属离子的吸收积累能力在相当大的程度上取决于其根系分泌物对水体的酸化能力。