全 文 ：应 用 生 态 学 报 1 9 9 2年 4 月 第 3卷 第 2 期
CH IN S J O U R E EN A L O FA P P L I ED EC O L OG Y
,
A P r
。
1 9 9 2
,
3 ( 2 ) : 1 9 0一 1 94
宽叶香蒲净化塘系统净化铅 /锌矿废水
效应的研究 *
叶志鸿 · ’ 陈桂珠 蓝崇钮 呻山大学 , 广州 5 10 27 5)
李柳川 (广东韶关凡 口铆锌矿环保监测沾 韶关 5 ` 20 “ “ ,
气
【摘要】 研究了以宽叶香蒲 ( T y p h a l at i j d ia ) 为 优势群落的净化塘系统来处理广东 韶 关 凡 口
铅 /锌矿选矿废水 . 经 5年多的监测结果表明 ,该系统能有效地净化铅 /锌犷废水 . 在进入冷化塘系
统前 , 未处理的废水含有高浓度的悬俘物 ( 4 6 3 5m g / )L 和重金属 〔p b ( 1 . 6 1m g / )L 、 z (n 1 . % m g / )L
和 C d (0 . 02 2m g /L )〕等 , 经过净化后 , 水质明显改善 , p H 从 8 . 03 下降到 7 . 7凌, 总悬浮物去除率达
9 %
, P b去除率为 90 % , z n和 C d去除率为 84 % , 其它重金属如 C u 、 F e和 A l 等也都有不同程度的
降低 。
关越饲 宽叶香蒲 净化塘系统 铅 /锌矿废水 废水处理
E f f e e t o f t r e a t i n g P b / Z
n m i n e w a s t e w a t e r w i t h T y ph a l a t i f o l i a p u r if i e a t i o n p o n d s y s t e m
.
Y e Z h i h o n g
, C h e n G u i z h u a n d L a n C h o n g y u ( Z h o n g s h a n U n i v e r s i t y
,
G u a n g z h o u 5 2 0 2 7 5 ) ,
L i L i u e h u n ( E n v i r o n m e n t a l M o n i t o r i n g S t a t i o n
,
S h a o g u a n P b / Z n M i n i n g C o m p a n y
,
S h a
-
o g u a n 5 1 2 0 0 0 )一 C h in . J . A P P I . E e o l . , 1 9 9 2 , 3 ( 2 ) : 1 9 0一 1 9 4 .
T h e r e s u l t s s h o w t h a t P b / Z n m i n e w a s t e w a t e r e a n b e e f f e e t i v e l y p u r i f i e d by t l
l e s y s t e m
.
B e f o r e e n t e r i n g t h e s y s t e m
,
t h e u n t r e a t e d w a s t e w a t e r e o n t a i n s
r a t h e r h ig h e o n e e n t r a t i o n
o f t o t a l s u s P e n d e d s u b s t a n e e ( 4 6 3 s m g / L )
, P b ( 1
.
6 1m g / L )
, Z n ( 1
.
9 6m g / L )
a n d C a ( 0
.
0 2 2
m g /L )
,
i t s pH 15 8
.
0 3
.
A f t e r P a s s i n g t h r o u g h t h e s y s t e m
,
t h e w a t e r q u a l i t y 15 o b v i o u
-
s l y im P r o v e d , w i t h P H d r o P P i n g t o 7
.
7 4
, s u s P e n d e d s u b s t a n e e r e d u e e d b y 9 9%
,
P b b y
9 0%
,
Z n b y 8 4 % a n d C d b y 8 4 % ; o t h e r h e a v y m e t a l s s u e h a s C u
,
F e
,
A I e t e
.
a r e r e d u
-
e e d i n d i f f e r e n t d e g r e e s
.
K e y w o r d s yT
p h a l a t i f o 乙i a , p u r i f ie a t i o n p o n d s y s t e m , P b / Z n m i n e w a s t e w a t e r , W a s t e -
W a t e r t r e a t m e n t
。
1 引 言
随着工矿企业的发展和人口 的增加 , 工业
废水和生活废水越来越严重地污染着水资源与
土地资源 , 并加速了已经存在的水源危机 , 因
而废水的处理是我国乃至世界许多国家所面临
的重要问题 . 迫切需要一种简单 、 低费用 、 有
谷 国家 自然科学基金资助项 目 . 本文在王伯苏教授指导
下进行 。
样现在广东教育学院工作 .
本文于 z 。。 o年 1 0月 1 7日收到 。
效的废水处理和水 的再生利用手段 . 因此 , 利
用高等水生维管束植物来处理废水的研究和应
用 日益受到普遍的重视与关注 。
目前 , 利用水葫芦 、 芦苇等水生植物人工
湿地系统来处理城市生活废水的研究已有许多
报道 〔 ` 一 “ ’ , 但是 , 对采矿过程中排出来 的 废
水净化处理研究和 应 用 得 尚少 . 为此 , 本文
研究了水生植物净化塘系统来处理广东韶关凡
口铅 /锌矿的选矿废水 , 收到很好的效果 , 现
将结果报告如下 ).
华
C h i n
.
J
.
A P P I
.
E e o l
. , 3 : 2 ( 1 9 9 2 )
DOI : 10. 13287 /j . 1001 -9332. 1992. 0032
2期 叶志鸿等 : 宽叶香蒲净化塘系统净化铅 /锌矿废水效应的研究
2自然条件概况
凡口铅 /锌矿位于广东省韶关市仁化 县 境
内 , 南距韶关市 48 k m . 全矿 区的土壤面积为
4 k m
“ . 该区属于潮湿多雨的亚热带气候 , 年
平均温度约 20 ℃ , 最低温度为 一 5℃ (1 月 ) , 最
高温度为 4。℃ ( 7 月 ) ; 年降雨量平均为 1 理5 7
m m左右 , 土壤为红壤 .
凡口矿 区造成环境污染的废水有尾矿坝 、
充填坝 、 井下水东风井排水 口 、 7 06 沉 淀 池
( 一 1 60 m 中段以下的井下水 ) . 据凡口铅 /锌矿
环保监测站的初步统计 ( 1 9 8 5 ) , 这些污染源的
废水排放量达到 6 1 6 7 8t / 日 , 即每年约为 2 0 0
t
. 废水 中的主 要有毒物质有 P b , 其次是 Z n 、
C d
、
C u 等 。
1 9 8 4年中山大学环科所和凡 口铅 /锌矿环保
监测站调查到污染源之一的充填坝所排出的废
水流经的一片从废水中沉积下来的沉积物上生
长着少量宽叶香蒲 ( T 夕P ha la “ f ol fa) ,随后 ,
在此设计和利用当地的废矿石和沙砾建造了一
个水生植物净化塘系统 . 其 面 积 约 8 7 s o o m “
(长为 3 5 0m , 宽为 2 5 0m ) , 平均深度为 2 . 5m ,
容积为 1 5 0 o o o m “ , 处理废水 能 力 为 2 9 8 0 0
t/ 日 , 而每 日实际排入的废水量为 2 7 50 o t /日
左右 。
净化塘有两个进水口 , 两个排水口 . 宽叶
香蒲是自灼生长和人工扩种在水生植物净化区
部分 . 自1 9 8 4一 1 9 8 9年 , 宽叶香蒲经过 5 年多
的自然扩展和人工扩种 , 其覆盖面积达 80 %以
上 , 形成了单优群落 . 除了宽叶香蒲外 , 在香
蒲群落的外缘少量分布有芦苇 、 雀稗等 10 多种
其它水生植物 (图 1 、 2 ) .
进 水口 E n t r a cn e
梭定塘奋蒸犷爵 `·t .
5 t a b飞l i z a t a o n
仆O n d
排水沟 ; 出水口 E : ` t一一一一一一一一U r a l l . .色 e C . n a l(乡 香痛 T 。 人“必 多草“ ” 叮 “ ’
奈落雀稗 P . 训乙咖
O心沙
芦苇 p ` r a g旅 e “ s
李养 ￡I e口 亡入盯 ”
图 1 净化塘系统平面图
F i g
.
1 p l a n e g r a P h o f P u r i f i c a t io n po n d Sy s t e m
.
l! }l目祠 -二二廿二 二兰二尺四
广一流 方向 D i r , 尹卜
图 2 净化塘系统剖面 图
F i g
.
2 P r o f i l e g r a Ph o f P u r if i c at fo n OP n d
3 y s t e m
.
1 9 5 4年起共测定了 2 3次 , 其中在 1 9 8 9年 3 、 7 、 9 、
12 月和 1 9 9。年 3月各测定 1 次 . 出水口 自 1 9 8 5年 1月
起至 1 9 8 9年 1 2月 , 每月上 、 中 、 下旬各测 1次 , 共测
定 180 次 .
3
.
2 样品测定方法
水样经快速定量滤纸过滤后 , 用原子吸收分光 光
度法测定水中P b 、 Z n 、 C d 、 C u 、 F e 等重金属含量 .
根据美国卫生协会 ( 1 9 8 5) 的 方法 (5) , 测定了水
样的 p H值 (酸度计 ) 和总悬浮物 (在 1 0 5 ℃中蒸干 , 称
重 ) , 重复 3 次 .
3 研究方法
本文的样品采集、 处理和测定方法均参照环境 规
范进行 I` ] 。
3
。
1 取样方法
水样分别取自净化塘进水口和出水口 . 进水口 自
4 结果与分析
测定结果表明 (表 l ) , 在进入净化塘系统
前 ,未处理的铅 /锌矿废水含有较 高的 P b ( 1 . 61
m g/ L
, 工业排放标准为 1 . Om g/ L )和 Z n( 1 . 96
m g/ L )
, 总悬浮物为 4 6 3 5 . 4 m g / L , 高出工
业排放标准的 9 倍多 (工业 排放标 准 为 5 0
C h五n . J . A p p l 。 E e o l . , 3 : 2 ( 1 9 9 2 )
19 2 应 用 生 态 学 报 3卷
裹 1净化璐系统进 、 出水 口水体含盆金属及p H、 总悬浮物
T a b
.
C 1o n t e o t s o 里 h e a v y .e t a l s , PH a n d t o t a l , u s P e n d e d s u b s t a n e e 宜n w a 健e r s a . P l e s e o l l e e丈〔 d a t
t血e e n t r a n e e a n d e x i t o f P u r i f i e a t i o n P o n d s y s t e m
地 点
助 e a l i t y
总悬浮物
p H 黯asZ en d e d P b Z fl C d C U F e
m g /L )
进水口
Em r a n C O
8
。
0 3 .
士 0 。 2 1
1 二 7
4 6 3 5 。 40爷苍
士 8 59 。 7 4
n = 5
1
。
6 1餐荟
士 1 。 3 0
I 。 9 6赞签
士 1 。 8 0
0
。
0 22朴 17 。 2 6
土 16 。 5 6
n , 2 1 n = 2 3
士 0 。 0 1 3
n = 7
0
。
0 4 4
士 O。 0 3 4
n 二 7 n 二 7
出水口
E X i t
7 。 7 4
士 O 一 1 9
n 二 1 8 0
2 8
。
1 1
士 2 4 。 5 7
0 。 15 5
土 0 。 0 95
n 二 18 0
0
。
3 19
士 0 。 0 6 5
n 二 1 8 0
0
一
0 0 3
士 0 。 0 0 1
n = 1 8 0
0
。
0 1 7
士 0 。 0 1 4
n 二 7
0
。
4 9
士 O。
n =
4 5
臼,适嘴,n 二 5
地 点
功 e a l i t y
C a Mg A
l N i N a C 0 K
进水 口
E D t r a n Ce
1 9 5 。 7 1 11 2
。
8 6 1 2
。
4 3 0 。 00 2 8 8
。
8 6 0 。 0 1 2 9 6
。
0 0
n = 3 n 二 3 n 二 3 n 二 3 n = 3
出水 口
EX i t
4 1
。
25 3 3 。 7 5 0
。
1 1 2 0
。
00 5 3
。
8 8 O
。
0 0 12 2
。
5 0
n = 3 n = 3 n 二 3 n = 3 n 二 3 n 二 3 n = 3
显著水平 S i gn i f i c an e e l e v e l : 粉 P < 0 . 0 5 , 共朴 P < 0 . 0 2 ,
m g/ L )
. 废水经过净化塘后 , 水质有了明显的
改善 , 各项指标均达到工业排放指标 , 其中总
悬浮物去除率达” % , P b 、 Z n 和 C d 的去除率
达 8 4一 9 0% (显著性测验 : P < 0 . 05 或 P < 0 . 0 1 ) ,
其它金属也有不 同程度的减少 ; p H 值也有显
n : 样品数 N u m b e r o f s a m P l e s .
著下降印 < 0 . 0 5 ) .
净化塘出水 口处水中的 bP 含量的月变化
( 1 9 8 5一 1 9 8 9年 )表明 , 从 1 9 8 5一 1 9 8 9年每年 1
口 , 苦
ó口幻.、通
ó习J州姿岛州。二二别,叮é,`Z
龋切扩闪泥
M o n t h
北 d 花
七- 认 _ _ ! . _ . _ 二_ _ ,_ _ 址一 -七 ~ 二二 -
J 6 尹 己 公 { 0 1 1 12 月
M o .rt h
图 5 1 98 5一 19 8 9年 净化塘系统出水口处水的 P b含量
( 月平均值: 每月上 、 中、 下旬 3 次测定值的平均数 )
F三9 . 3 P b c o n t en t in t r e a t e d w at e r a t t h e xe i t
o f uP
r i f i e at i on op n d s y s t e m f or m 10 5 5 t o 29 5 。
( m o n 伍 ly va e r ag e) .
图 4 1 9 8 5一 19 8 9年净化塘系统出水口处水的 Z n含量
(月平均值 : 每月上 、 中、 下旬 3 次测定值的平均数 )
F i g
.
4 Z n e on t颇t i n t r e a t e d w a t e r 成 t h e e x i t
o f P u r i f i c a t io n P o n d s y s t e m f or m 10 8 5 t o 10 5 9
( 刀。。 n t h ly a v e r ag e )
。
Ch豆n . J 。 A P P I . E e o l . , 3 : 2 ( 1 9 9 2 )
2期 叶志鸿等 : 宽叶香蒲净化塘系统净化铅 /锌矿废水效应的研究
I hd u , t r i习 1 d j s e h a r g e s at n d a r d
_上— _ _ L es ~匕习一习一 - J- L一二_ )` 一二 _ 认_l 之 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 }竺 l
r i o n t h
图 5 1 9 8 5一 1 9 8 9年净化塘系统出水 口处水 的 C d 含量
( 月平均值 : 每月上 、 中 、 下旬 3 次测定值的平均数 )
F i g
.
5 Cd c o n t e n t i n t r e a t e d w 时 e r 贰 t h e ex i t
o f P u r i f i e at io n OP n d s y s t e m f
r o m 19 8 5 to 1 9 8 9
( m o n t h l y va e r ag e )
。
P H (吨 / L )
图 7 10 5 5一 10 5 。年净化塘系统出水 口 处水 的 P b 、 Z n 、
C d含 量及 p H值 〔年平均值: 全年各月测定值的平均数 )
F i g
.
7 P b
,
Z n 姐 d C d co n t en t an d P H v a l u e i n
t r e at e d w at e r a t t h e ex i t o f P u r i f i e at io n OP n d
s y s t e m f or m 10 8 5 ot 1 9 8。 ( an n u a l va e r ag e )
。
1
1叨食于
亡` ){
Qùù仃,沙.
习`月容P出.。
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天S D· 5
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图 6 1 0 5 5一 1 95 。年 净化塘系统 出水口 处水的 P b 、 Z n 含
量及 p H 值 ( 月平均值 : 连续 5 年同一 月份测定值的平均数 )
F i g
.
6 P b a n d Z n co n t e n t 舰 d r H v a l u e in t r e -
at e d w a t e r 鱿 t h e xe i t o f P u r i f i c a t加 n F o n d s y -
s t e m f or m I O s s ot 工。 s日 (om
n t h l y va e r a g e )
。
一 12 月的每月水的 P b 含量均已达到了国家规
定的工业排放标准 , 几年来 P b 的月平均 值 都
在O 。 Zm g /L 以下 (图 3 、 6 ) 。
但是 ,净化塘出水 口水中Z n 含量的月变化
则表明 , 从 1 9 8 5一 1 9 8 9年水中 Z n 含量月变化
较大 , 上峰超过了 1 . Om g / 1 , 下 峰 少 于 0 . 1
m g / L (图 4 、 6 ) .
净化塘水的 p H值的月变化则在 p H 7 . 8 左
右波动 (图 6 .)
净化塘出水 口水中 C d含量的月变化 ( 1 9 8 6
一 1 9 8 9年 )在 0 . 0 0 3m g / L 上下波动 (图 5 ) 。
净化塘出水 口水中 P b 、 Z n 、 C d 含量及
p H值的年平均值表明 , P b的含量 1 9 8 5年较 低 ,
1 9 8 6年升高 , 1 9 8 7一 1 9 8 9年有逐年 降 低 的趋
向 ; Z n 的含量从 1 9 8 5一1 9 8 9年总的趋 向是 逐
年降低 ; C d 的含量从 1 9 8 5一 1 9 8 9年是 逐 年 增
高 ; p H值是稳中有降 (图 7 ) 。
在建立水生植物净化塘系统前 , 废水是流
经与此相同面积的氧化塘 的处理后排出 , 其出
水 口水中 P b 的含量为 。 . 60 士 0 . 57 (m g / L ) ,
Z n 为 1 . 0 9士 0 . 8 6 (m g / L ) , P H 为 8 . 0 7士 0 . 1 9
(样品数为巧 , 为 1 9 8 4年 1一 7 月 测 得 的数
据 ) . 从氧化塘内种植水生植物前后出水 口 所
测得的数据可以反映出 , 在氧化塘内扩种水生
植物后 , 强化了对铅 /锌矿废水的净化作 用 ,
收到了更为明显的环境效益 。
5 讨 论
5
.
1 利用人工湿地或水生植物净化塘系统去除
矿山废水中污染物的机理的研究工作还不多 ,
有待进一步探讨 , 可能包括 物理 /化学 机理和
生物机理 ` ” ’ 。 水生植物净化塘系统比氧 化 塘
更有效地净化矿 山废水的原因可能 是 多 方 面
的 . 其一 , 净化塘中的植物对废水起到过滤作
C h i n
,
J
.
A P p l
.
E e o l
. , 3 : 2 ( 19 9 2 )
3 卷19 4 应 用 生 态 学 报 3
用 。 净化塘系统中宽叶香蒲密度为 42 株 /m “ ,
这样密集的大片植株以及它们发达的地下部分
和浸水的枯叶层 , 使流经净化塘的废水 流速减
慢 , 这样有利于废水中的悬浮颗粒的沉降 , 这
些悬浮颗粒在沉降过程中吸附了水中的重金属
离子 , 从而使水体得到净化 , 其二 , 由于水体
流速的减慢更有利于底 质 、 植物水淹部分和浸
水豹枯叶层对废水中的重金属和悬浮固体颗粒
的吸收和吸附 ; 其三 , 植物体本身对重金属的
吸收和积累 . 宽叶香蒲 的根 、 地下茎和叶的 P b
含量分别 可 达 2 2 0 8 . 2 9士 6 9 3 . 2 9 , 3 5 3 . 5 9士
1 8 2
。
2 8
,
9 9
.
4 3士 5 3 。 1 7 (m g / k g , n = 7 ) , Z n
含量 分 别 可 达 9 4 5 . 8 3士 3 6一 9 6 , 4 5 5 . 7 4士
7 4
.
5 4 , 1 5 4
.
9 0士 7 7 。 2 8 (m g / k g , n ” 7 ) ;
其四 , 净化塘系统由于植物群落的存在 , 为微
生物和藻类等生物提供了附着基质 , 另外 , 香
蒲等水生植物的发达通气组织不断向水下部分
输送氧气 , 也有利于其他生物的代谢和生长 ,
而微生物和藻类等生物强烈的代谢 , 加速了废
水中污染物的去除。
5
.
2 实验区 位 于华南亚热带气候带 , 香蒲植
物没有明显的越冬问题 , 所以净化塘系统如测
定结果所示 , 是一年四季都有效地运转 .
5
.
3 净化塘系统内的浸水部分的枯叶和植物残
体 , 由于废水的沉积物不断沉积而被埋在沉积
物下 , 这样既可省去 收割工作 , 又可大大减少
2 次污染的问题 ; 宽叶香蒲的生长速度是等于
或略快于废水的沉积物 的沉降速度 , 因而不断
随着废水中沉积物 的沉积而向上生长 , 另外它
的庞大的地 下部分对巳沉积了的沉积物也有一
定的固定作用 。
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3
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