人工湿地污水处理技术机理和应用前景探究 7页

'人工湿地污水处理技术机理和应用前景探究　　摘要：人工湿地作为一种节能、经济、简易和有效的生态化污水处理技术，近几年来在我国一些城市应用较为广泛。本文从人工湿地的基本组成、机理谈起，总结了人工湿地在污水处理中应用的历史及现状,并对其未来的应用前景做出了展望。关键词：人工湿地，污水处理中图分类号：U664.9+2文献标识码：A0前言7 威胁城市河湖的主要问题是富营养化，关键是要控制河湖氮、磷营养物含量，尤其要控制磷的含量，人工湿地对此具有独特的优势。目前，河湖水质污染程度相对较低，较差水体一般在40～60mg/L，符合人工湿地对水质一般不超过100mg/L的要求。人工湿地具有非常高的耐水力及污染冲击负荷能力，适应河道水量和水质的变化，湿地技能不易受到破坏。城市水系主要河道都贯穿许多湖泊、公园和滨河建筑，为建造人工湿地提供了地理条件，而河道较大的水位落差、完善的闸坝管理，为湿地运行提供了保障。人工湿地系统作为一种生态处理方法，它具有效率高、投资少、低运行费用、低能耗、适用面广等优点，正逐渐成为比较有前途的污水处理工艺。1人工湿地污水处理技术概述1.1人工湿地的分类人工湿地根据湿地中主要植物形式可以分为：1、浮生植物系统；2、挺水植物系统；3、沉水植物系统；沉水植物系统还处于实验室阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的深度处理浮生植物系统，主要用于N、P去除和提高传统稳定塘效率。人工湿地按废水湿地床中的不同流动方式可分为三类，即地表流湿地(SurfaceFlowWetland，SFW)、潜流湿地(SubsurfaceFlowWetland，SSFW)和垂直流湿地(VerticalFlowWetland，VFW)。1.2人工湿地的构造人工湿地是一种人为地由石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成的底部封闭并有选择性植入植物的污水处理系统。填料、植物和微生物是其基本构成,其中对填料和植物的选择是一个十分重要的环节。1.3人工湿地的特点人工湿地具有出水水质稳定、对N，P等营养物质去除能力强、基建和运行费用低、技术含量低、维护管理方便、耐冲击负荷强和具有美学和经济价值等优点。1.4人工湿地的净化机理7 人工湿地主要由基质、植物以及微生物等组成一个生物系统来处理污水。人工湿地中的基质又称填料、滤料，一般由土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣等构成。基质在为植物和微生物提供生长介质的同时，通过沉淀、过滤、吸附、离子交换和络合反应等物理和化学作用直接去除污染物。自由表面流湿地多以自然土壤为基质，潜流和垂直流湿地基质的选择因特征污染物的不同而不同，同时也会考虑便于取材、经济适用等因素。一般来说，采用潜流人工湿地处理以SS，CODCr和BOD5，为特征污染物的污水时，根据水力停留时间、占地面积和出水水质等限制因素，可以选用土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣中的一种或几种为基质。湿地中生长的植物通常称为湿地植物，包括挺水植物、沉水植物和浮水植物等水生植物。人工湿地与常规污水处理系统的主要差别之一就是系统中有大型水生植物群落，没有植物就形成不了湿地系统，也不会有好的去除和净化效果。这些水生植物在污水净化的过程中的作用主要包括以下几个方面：①提供氧气；②为微生物提供附着场所；③吸收污染物质；④影响湿地水力条件。7 微生物是人工湿地净化废水的主要“执行者”，它们把有机质作为丰富的能源，将其转化为营养物质和能量。人工湿地处理污水时，有机物的降解和转化主要由植物根区微生物活动来完成。湿生植物通过通气组织的运输，将氧气输送到根区，在植物根须周围微环境中依次出现好氧区、兼氧区和厌氧区，废水中大部分有机物在好氧区内被好氧微生物氧化分解，而在还原区域内则经厌氧细菌的发酵作用将有机物分解。2人工湿地污水处理技术的应用及研究进展2.1国外人工湿地技术现状应用在国外自由表面流湿地是主要的处理湿地，其湿地处理系统有2/3是自由表面流湿地，其中一半又是自然湿地。自然湿地的大小从1-1000公顷，其中一半在10-100公顷。人工自由表面流湿地通常比较小，60%小于10公顷。自然湿地水力负荷小于人工湿地，系统水深范围为5-90cm，以30-40cm较普及。最常见的预处理是兼性或氧化塘，或者说许多湿地系统被用于现行塘系统的精处理。人工湿地的应用非常灵活，面积从数平方米到数公顷不等，既可以用于处理单家独户的生活污水，也可以用于处理整个小城镇或社区的市政综合废水。除了用于处理生活污水或二级污水厂出水外，还被广泛用于处理工业废水，如矿山酸性废水、淀粉工业废水、制糖废水、褐煤热解废水、炼油废水、油田采出水、造纸废水、食品加工和奶制品加工废水等以金属离子、BOD5、CODcr和油为主要特征的废水。2.2国外人工湿地技术的研究进展7 早期人工湿地主要用于处理城市生活污水或二级污水厂出水，目前已被许多学者或工程技术人员经过工艺改进或者与其他系统进行组合后，用于农业面源污染、城市或公路径流等非点源污染的治理。美国、德国等国的一些技术人员还将其推广应用于处理小城镇、行政事业单位污水和垃圾渗滤液。人工湿地处理工业废水的范围仍主要集中在以金属离子、BOD5、CODCr。和油污染为主的废水，但其处理的浓度极限范围不断被突破，甚至能处理CODCr高达数千的工业废水，其应用不再局限于气候较暖和的地区，在采取适当的保温措施后，在严寒地区也能取得很好的运行效果。2.3我国人工湿地技术现状应用在我国的南方和北方均有一定数量的人工湿地被投入研究和应用，在这些系统中，除了用于处理耗氧有机物和N、P等营养物为主的生活污水外，逐渐扩大到各种各样的以有机物、重金属、油类为主要污染物的工业废水，如处理矿山废水、油田采出水、造纸废水、乳制品废水、炸药废水、炼油废水、畜牧废水等。除了用于集中点源治理外，还被用于以N和P等营养物为主的农业非点源的治理。其处理对象除了BOD5、CODCr、N、P、重金属和油类外，还包括藻类、藻毒素、非离子表面活性剂等。这些人工湿地都取得了良好的处理效果，为我国的环境保护发挥了重要的作用。2.4我国人工湿地技术的应用前景7 目前，我国绝大部分城市污水处理采用活性污泥法或生物膜法处理工艺。这些工艺投资高，能耗大，运行管理要求高，对控制大城市的水污染起到了关键作用。然而由于我国经济发展水平不高、能源短缺，许多地方，尤其中小城市和乡村缺乏具有一定操作管理和技术水平的人员.同时，我国的乡镇企业发展迅猛，对当地造成了严重的环境污染。因此，在我国大力开发具有高效、简易、低耗的污水处理技术，具有很大的意义。人工湿地系统是一个完整的生态系统。它形成了内部的良好循环并具有较好的生态效益和经济效益，是正在不断得到研究应用和发展的污水处理实用新技术，具有效率高、投资、运行及维护费用低、适用面广、耐冲击负荷强等优点。3结束语目前，人工湿地系统正在不断研究、应用和发展之中，是受到各国日益重视的废水处理实用新技术。随着人们环保意识的不断提高，随着可持续发展观念的深入人心，相信人工湿地的运用将更为广泛，对湿地系统除污机理的研究是人工湿地系统应用和研究的一个十分重要的内容。因此，必须深入开展这方面的研究，以取得适合于国内不同地区、不同填料和植物组合及不同废水特性的实用数据，以利于其在适当地区推广应用。参考文献[1]7 沈耀良，王宝贞，编著．废水生物处理新技术—理论与应用．北京：中国环境科学出版社，1999，265-266[2]籍国东，孙铁晰，等．人工湿地及其在工业废水处理中的应用．应用生态学报，2002，13(2)：224-228[3]王晓明，徐青山，等.人工湿地对西湖非点源污染源的治理研究.杭州师范学院学报(自然科学版)，2001,18(6)：6-107'