人工湿地污水处理技术应用 3页

'人工湿地污水处理技术的应用任庆张洪林张晶刘佳宁人工湿地污水处理技术的应用任庆张洪林张晶刘佳宁(辽宁石油化工大学抚颐113001)(抚顺市环保监测站抚顺113006)摘要阐述了应用人工湿地处理污水技术的原理．提出了潜流湿地系统设计参数的计算方法，对湿地选址、填料的应用、水生植物的栽种等实地应用问题提出建议。关键词人工湿地、污水处理表流潜流AbstractAbstractThispapersummarizedthetechnicalprincipleofap~ngartifici~wet—landtOwastewatertreatmentandraisedtalc~atingmethodofdesigningparaYllete~ofunderflowwetlandsy~em，ItalsomadeSOmesuggest~nsaboutselectingplaceforwetland，applyingaddedmateri~．plantingwaterplantand90．KeywordsArtificialwet|andWa$tew~ertreatmentSa~aceflowUnderflow1人工湿地的定义和分类污水在流经人工湿地生态系统时，通过物理、化1．1定义学及生化反应的三重作用得以净化。(1)物理作用：人工湿地是人工模拟自然湿地，是创造的一个污水进入湿地，经过基质层及密集的植物茎叶和根适宜水生植物或湿生植物生长的人工生态系统，该系，使污水中的悬浮物颗粒得到过滤，并沉积在基质系统中的生物种类多种多样，并处于人为控制状态，层中，这一过程也称作物理沉积。(2)化学作用：污综合处理废水的能力受到人工设计控制，故处理效水流经人工湿地时，经化学反应(化学沉淀、离子交果大大超过了自然湿地。目前，该项技术已在国内换、氧化还原等)将水中污染物质得到削减、去除。南、北方有实地应用，例如深圳、重庆、沈阳等城市。化学反应取决于所选择的基质类型，例如：含CaCO31．2分类较多的石灰石有助于磷的去除；含有机物丰富的土人工湿地因水流方式差异可分为以下3类。壤有助于吸附各种污染物。(3)生化作用：生化反应(1)表面流湿地(SFW型)：废水在湿地床的表是去除有机污删物的主要作用过程。空气中的O2面慢流，它与自然湿地最接近，绝大部分有机物的去经过大型植物的叶、茎的传输到达根部，扩散到周围除是由长在水下植物叶茎、杆上的生物膜来完成。缺氧的底质中，形成了氧化的微环境，刺激好氧微生这种湿地不能充分利用填料层极丰富的植物根系，物，加快对有机物质的分解；有助于硝化细菌的生北方地区冬季表面会结冰，目前较少采用。(2)潜流长，可降低废水中的BOD，并将NH3一N转化为湿地(SSFW型)：污水在湿地床表面下渗流，一方面NO2一、NO一。在缺氧的环境中，经过扩散和渗滤可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及表层土作用，受到反硝化茵的转化之后，以N2和N2O的形和填料截留作用处理，另一方面由于水流在地表下式从系统中消失。流动，保温性好，处理效果受气候影响较小，应用较3人工湿地污水处理系统设计广的一种湿地处理系统，尤其适合北方地区的气候人工湿地系统的设计受诸多因素的影响，主要特点。(3)立式流湿地(VFM型)：水流动情况综合有水力负荷、有机负荷、湿地床构造和湿地所种栽植了SFW和SSFW的特点，但其建造要求高，易滋长物的种类等。由于不同地区的气候条件、植被类型蚊蝇，目前尚不多见。以及地理情况各有差异，必须经小试或中试取得相2人工湿地净化污水的原理关数据后进行人工湿地的设计。目前，潜流湿地一3一 辽宁城乡环境科技第24卷第6期2004年12月(SSFW型)系统的设计比较成熟，应用较为广泛。3．2．1场地的选择3．1潜流湿地(SSFW型)系统的设计采用人工湿地工艺处理污水时，应尽可能选择在潜流湿地系统中，污水在由土壤、石粒等组成有一定坡度的洼地或经济价值比较低的荒地，一方的填料床中，水流有两种基本流态，即层流与紊流。面减少土方工程量、便于排水、降低投资；另一方面当湿地床中所用填料的粒径不大、污水充满填料缝可以防止对周围环境的影响。隙并处于饱和状态时，水流的流动为层流；当湿地床3．2．2填料的应用中所用填料的粒径较大时，因扰动作用使水流的流进水配水区和出水集水区的填料一般采用动成非层流状态为紊流。60mm--100mm粒径的砾石，分布于整个床宽。处(1)层流：当水流处于层流状态时，一般用达西理区填料表层土壤可采用含钙量为2．0～2．5kg／(Darcy)公式计算平均流量：100kg的混合土，以利于提高脱磷效果。表层以下Q=KS全部采用5mm～10mm粒径的石灰石填料。由于渗透系数Ks的值选取。对于以砾石为填料的表层土壤在浸水后会有一定的下沉，因此，设计的填湿地床系统，Ks为10m3／m·s。料表层标高应高于预先设计值的10％～15％。(2)紊流：当>1～10时，水流变为紊流，可用3．2．3植物的栽种厄刚(Ergum)公式计算水力坡度：在选择湿地植物种类时，要根据耐污耐寒性、生S=150~v((1—7z)／D7z]／pg+1．75(1～长适应性、抗病性、根系的发达程度、经济价值性及美观要求等来确定，应尽可能增加系统的生物多样7z)／Dng性，以提高湿地的处理能力，延长湿地使用寿命。芦式中：——动力粘滞系数；g——重力加速苇由于根系较为发达，可深入地下0．6m～0．7m，输度；——流速(m／d)；D——填料的平均氧性能良好，故被广泛采用。3．2．4湿地床的水位控制粒径；P——水的密度；——填料介质的空隙一般情况下，湿地进水的水位是一定的，为使污水在床体内以推流式流动，必须对床层的水位加以率。控制。对目前比较常用的潜流湿地(SSFW型)系湿地表面积As可用下计算：统，在水位的控制设计中应注意以下2个问题：①防A=Q(1nCo一1nC,)／(krD)止发生表面流。一方面当系统接纳最小设计流量式中：kT与温度的关系为kw=kzo(1．1)T～2o。时，出水端不会出现填料床面的掩没；另一方面当系A，A——湿地床的横截面积，表面积，m2；统接纳最大设计流量时，湿地进水端不出现雍水。，C0——进水、出水BODs，mg／L②利于植物的生长。湿地床中水面浸没植物根系的Q——平均设计流量，m／d；深度要尽可能保持均匀，并尽量使水面坡度与底坡K——渗透系数，m3／(m。·d)；的坡度一致。kT，k20——温度TCo，20C~时的速率常数，3．2．5对地下水污染的防治d一；防止湿地床的地下渗漏是在设计中必须考虑的K。——某一填料中植物根系充分发展后的最问题。为防止因渗漏而造成对地下水的污染，在工佳速率常数，d；程施工时首先要尽量不破坏原土层。国外多采用的L——湿地床长度，m；是厚度为0．5～1．0mm的高密度聚乙烯树脂薄膜w——湿地床宽度，m；塑料作为防渗材料。D——湿地床设计水深，m；4结论S——底坡或水力坡度，(一)。(1)人工湿地的土建施工比较简单，造价和运行由上述各式，可计算出湿地床的基本尺寸。费用远比传统污水处理工艺低。资料表明，人工湿3．2设计中的其它问题地污水处理系统与普通污水处理系统相比，其工程——d—— 人工湿地污水处理技术的应用任庆张洪林张晶刘佳宁投资可节省40％～50％；运行费用更低，与传统污3刘雯等．人工湿地在处理污水中的应用研究进展．嘉应大学学报(自然科学)，2002，20(3)25～28水处理系统相比，仅为后者10％～30％。(2)人工．湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物4冯培勇等．人工湿地及其去污机理研究进展．生态科学，2002，21(3)：264～268种共生、物质循环再生原理，防止环境的再污染，获5夏汉平．人工湿地处理污水的机理与效率．生态学得污水处理与资源化的最佳效益。(3)人工湿地具杂志2002，21(4)：51～59有缓冲容量大、处理效果好等特点，比较适合于处理6Ann，Y．eta1．Influenceofchemicalamendmentson水量不大混有城市生活污水的河流，农村中、小城镇phosphortlsimmobilizationinsoilsfromaconstructedWetland的污水，在我国具有广泛的应用前景。(4)人工湿地[J]．EcologicalEngineering，2000．14：157～167作为一种处理污水的新技术有待于结合各个地区的7张甲耀等．潜流型人工湿地污水处理系统氮去除及实际情况，积累设计经验，制定出一定的设计参数取氮转化细茵的研究．环境科学学报，1999，19(3)：323～327值规范，以促进其推广应用。8杨朝飞．中国湿地现状及其保护对策．中国环境科参考文献学，1995(6)：407～4119郑雅杰．人工湿地系统处理污水新模式的探讨．环1迟延智等．人工湿地处理污水的实践．中国给排境科学进展，1995，3(6)：1～8水，2003，19(4)：82～8310RosenblattDH，ManningJF．Evaluationofhealth2王雪。复合流式人工湿地污水处理试验研究．牡丹risksfromaburiedmassofdieselfuelbeforeandafter江师范学院学报，2003，1：1～2bioremediation[J)，JSoilContain，1994，3(1)：1-27(上接第2页)的资金支持；推行社区和公众参与用水管理的制度；水价体系的建立与完善，水工业也会加速发展。增加节水科技含量，研制和推广先进的节水设备，节5．3开发新技术、设备水技术的推广和服务网络。污水回用的发展，仅仅有政策是不够的，还必须5．5加强水资源的保护。加大教育与宣传力度有技术的支撑。虽然目前有了一些成熟的技术设要通过图片、报纸、电影、广播电视、录相教学等备，但是为适应多种多样的需求，要进一步开发工艺媒介，广泛普及节水知识，宣传水资源保护的常识和简单、技术可靠、效率更高、易操作、耗能低的污水回重大意义，全面提高市民自觉遵守城市供、用水条例用技术。的自觉性，实现本地区和全社会的节水，力争做到人5．4大力推广节水。发展节水型产业人珍惜水、人人爱护水、人人节约水。实现水资源合理配置，保证水资源供需平衡，应参考文献大力提倡并推行节约用水，建立节水型农业、工业、1锦州市环境保护科学研究所，锦州市城市污水处理节水型社会。制定节水规划，采取节水措施和鼓励项目规划方案的研究，2001．12节水的政策；加大政府及社会各界对节水工艺方面2锦州市环境保护科学研究所，锦州市城市污水资源化技术的研究，2003．10—5一'