城镇污水处理厂尾水人工湿地中有机物分子量分布的变化

用分子量分布研究污染物降解机理是近年来污水处理领域的新型研究手段。本书采用凝胶过滤色谱（GFC）对水平潜流人工湿地床体内空间各采样点中的有机物分子量进行了分析，水样采样点布置示意图如图6-15所示。污水处理厂尾水在水平潜流人工湿地处理系统中，基于GFC的各采样点可溶性有机物重均分子量（Mw）如表6-3所示，各采样点Mw的空间变化如图6-16所示。

图6-15　水平潜流人工湿地采样点分布图

表6-3　水平潜流人工湿地采样点中有机物的Mw值（kDa）

图6-16　水平潜流人工湿地中各采样点Mw的空间变化(www.xing528.com)

由表6-3可知，进水的Mw为343.2kDa，CW-1出水的Mw为275.9kDa，CW-2湿地出水的Mw为264.9kDa，在经过人工湿地系统处理前后，污水中有机物的Mw发生了较大的变化，分别降低了19.6%，22.8%，说明两种湿地处理系统对有机污染物都有较好的降解作用，污染物都在向低碳小分子转化。从图6-16可以直观看出，两种人工湿地系统对于有机物的去除还是有些不同的，对于CW-2湿地，有机物基本上是在前1/4段就完成了大分子向低碳小分子的转化，Mw从进水的343.2kDa下降为283.8kDa，在1/2段后变化不大；而CW-1湿地是在前1/2段才基本完成。在CW-1湿地的前1/4段，有机物的重均分子量随着深度的增加而减小，对于水平潜流人工湿地，湿地床的深度越深其溶解氧越低，在厌氧状态下大分子有机物能较快地被水解酸化，然后分解转化为小分子有机物。

图6-17　陶粒-水平潜流人工湿地各采样点中有机物分子量区间百分比

图6-18　陶粒-水平潜流人工湿地各采样点中有机物分子量区间百分比

水平潜流人工湿地进出水样品中的分子量分布如图6-17和6-18所示。可以看出进水中有机污染物的分子量主要集中在50 kDa～1 000 kDa范围内，占有机物总量的85.39%；10 kDa～50 kDa的有机物几乎没有，只占到有机物总量的0.052 6%，经过人工湿地处理后其变化最大，出水中分别占到13.61%，12.53%。由图6-17和图6-18可知，人工湿地处理前后水样中有机物各分子量区间都发生了不同程度的变化，＞1 000 kDa的有机物百分比从5.28%分别变为3.64%，3.84%；500 kDa～1 000 kDa的有机物百分比从17.96%分别变为11.20%，11.98%；100 kDa～500 kDa的有机物百分比从44.91%分别变为40.93%，33.97%；50 kDa～100 kDa的有机物百分比从27.49%分别变为24.23%，26.59%；10 kDa～50 kDa的有机物百分比从0.053%分别变为13.61%，12.53%；＜1 kDa的有机物百分比从4.30%分别变为6.33%，1.10%。＞1 000 kDa，500 kDa～1 000 kDa，100 kDa～500 kDa，50 kDa～100 kDa的大分子有机污染物百分比在人工湿地处理前后都有不同程度的降低，低于50 kDa的有机污染物百分比相对增加了很多，人工湿地污水中有机物分子量的变化基本上在湿地的前1/2段就已经达到稳定。在人工湿地处理尾水的过程中，大分子的有机污染物在不断地向低分子有机物转化，湿地下层厌氧环境有利于大分子有机物分解转化的进行。我们可以认为通过人工湿地的处理，水中难降解有机物得到了大量的削减。