人工濕地污水處理技術(shù)的應用

人工濕地污水處理技術(shù)的應用 人工濕地污水處理技術(shù)的應用

人工濕地是對自然濕地不斷模擬從而構建人工生態(tài)體系，通過(guò)人類(lèi)自主監管。人工濕地污水處理技術(shù)體對生物、化學(xué)和物力原理綜合利用，進(jìn)一步處理與凈化污水，不僅獲得較好的凈污效果，工藝相對簡(jiǎn)單，維護成本不高，擁有較強的可塑性，并且水源通過(guò)凈化體現出生物安全性。近些年來(lái)我國很多城市開(kāi)展建設人工濕地項目，獲得了社會(huì )經(jīng)濟雙重效益。

　　2、人工濕地概述和構造

　　2.1 概述

　　自然環(huán)境中自然濕地是有各種生態(tài)功能的健全生態(tài)系統，實(shí)際包含沼澤、苔原和水域地等，有效對氣候進(jìn)行調節，對污染物進(jìn)行降解，保持正態(tài)平衡，體現多樣化的生物特性等。在已經(jīng)界定的面積與坡度的濕地，根據科學(xué)比例有效填充土壤、砂、礫石等材料，并將良好處理效果、生長(cháng)時(shí)間長(cháng)、經(jīng)濟價(jià)值較高的植物進(jìn)行種植，培養各種微生物，憑借土壤、填料、植物和微生物等一系列反應，產(chǎn)生全新的凈化污水體系，達到凈化污水水質(zhì)的目標。濕地處理系統與傳統方法相比，體現出去氮除磷率較高、投入成本不高、不會(huì )消耗產(chǎn)能、管理維護便捷等優(yōu)勢，并可以資源化利用污水、景觀(guān)欣賞價(jià)值高、為野生生物創(chuàng )造棲息地等巨大的生態(tài)利益，在日常維護過(guò)程中需要保持通暢的填料并對濕地植物及時(shí)處置，從而正常運行系統。近些年來(lái)得到較快發(fā)展，獲得各國的有效關(guān)注，持續擴大了應用范圍，主要處理城市污水、禽畜糞水、工業(yè)廢水等。我國從20世紀90年代開(kāi)始成熟應用人工濕地。

　　2.2 構造

　　大多數自然與人工濕地包括五部分：第一，擁有各類(lèi)透水特點(diǎn)的基質(zhì)，比如土壤和礫石;第二，在厭氧與飽和基質(zhì)中適合生長(cháng)的植物，比如蘆葦;第三，水體;第四，無(wú)脊椎或脊椎動(dòng)物;第五;好氧或厭氧微生物群落。濕地系統是在這種具備一定長(cháng)寬比和底面坡度洼地中混合土壤和填料形成的填料床，在填料縫隙或床體表面廢水進(jìn)行流動(dòng)，同時(shí)各種性能佳、成活率較高、抗水性較強的水生植物在床體表面種植，初步產(chǎn)生一個(gè)du具特色的動(dòng)植物生態(tài)體系，科學(xué)處置廢水。濕地植物發(fā)揮了關(guān)鍵作用：第一，微生物明顯加大附著(zhù)；第二，向根部傳遞大氣氧，在厭氧環(huán)境中保證根的生長(cháng)；第三，對土壤形成的透水性有效增強。植物可憑借通氣系統向地下有效輸氧，為好氧與兼氧微生物創(chuàng )造一個(gè)理想的環(huán)境。

　　3、去污機理

　　3.1 去除有機污染物

　　很好除去有機物，涉及溶性、不溶性、顆粒性有機物。憑借植物有效吸附根系微生物，利用同化或異化發(fā)揮的作用，達到去除的目的。同時(shí)，植物根系及時(shí)釋放通過(guò)植物和微生物較快吸收污染物，憑借硝化、反硝化與吸附作用提高去除水平。不溶性有機物經(jīng)過(guò)沉淀與過(guò)濾處理，更容易被微生物應用。易氧類(lèi)微生物將污水大多數有機物成功轉變?yōu)槲⑸矬w、二氧化碳和水，利用定時(shí)更替基質(zhì)或更換植物的方法除去系統中的有機體。

　　3.2 去除氮

　　氮憑借有機與無(wú)機的方式存在于污水中。經(jīng)過(guò)研究可知，系統主要憑借過(guò)濾、沉淀、吸收等方式有效除去存在于廢水中的氮?；|(zhì)介質(zhì)利用交換、吸收和過(guò)濾離子合理除去廢水中包含的氮。

　　3.3 去除磷

　　人工濕地基質(zhì)發(fā)揮的吸附作用及內部植物生長(cháng)發(fā)揮的吸收作用統一除去磷素，其中基地吸附發(fā)揮了關(guān)鍵功能。在設計過(guò)程中，應慎重選擇填料，盡可能挑選吸附量大、價(jià)格合理的填料。有關(guān)研究說(shuō)明，人工濕地可以很好去除磷素，去除TP效率超過(guò)90%。

　　3.4 去除重金屬

　　物理與化學(xué)沉淀、過(guò)濾、吸附、大規模富集微生物與植物等科學(xué)實(shí)現去除重金屬。其中富集微生物、植物和基質(zhì)吸收等發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。雖然人工濕地可以較好的除去重金屬，但其功能經(jīng)常被忽略。

　　4、技術(shù)優(yōu)劣勢

　　4.1 優(yōu)勢

　　相較于傳統二級生化處理工藝，人工濕地處理技術(shù)優(yōu)勢表現在兩個(gè)方面：第一，建設濕地污水處理系統所需成本較低，維護設備操作比較簡(jiǎn)單，需要承擔的建設和運營(yíng)成本明顯超過(guò)污水處理廠(chǎng)，但若大面積推廣應用可以得到高額的經(jīng)濟利潤;第二，傳統處理污水過(guò)程中只體現出單一作用，不能凸顯生態(tài)功能，但濕地系統憑借本身*的組成內容類(lèi)似于自然濕地，一定程度影響了周?chē)h(huán)境，全面建設濕地，不僅有效擴大了綠地范圍，為建設城市創(chuàng )造了良好的生態(tài)景觀(guān)，zui大程度發(fā)揮凈化污水的作用，獲得社會(huì )生態(tài)雙重利益。

　　4.2 劣勢

　　氣候因素容易對處理技術(shù)造成較大的影響，天寒地凍的冬季難以確保正常生長(cháng)熱帶地區的水生植物，一定程度限制處理能力。此外，由于系統本身產(chǎn)生的凈污效率與水體中污水流動(dòng)時(shí)間形成正比關(guān)系，只有設計充分的填料空間才可以對滯留污水問(wèn)題有效預防，迫切需要擴大建設面積，所以，在選擇項目地址時(shí)應慎重考慮盡量遠離市區。系統不能獨立實(shí)施去污操作，還必須借助水體系統協(xié)助完成，因此人工干預不會(huì )產(chǎn)生較大范圍，隨著(zhù)時(shí)間的增加，緩慢堆積了重金屬與懸浮物等有機污染物，必將大規模繁殖微生物，若維護缺乏合理性，必將產(chǎn)生淤積現象。人工濕地可以對水中存在的污染物有效去除，由于不斷增加的使用時(shí)間，大量隨機污水污染物，超出處理濕地設計和凈化自然的能力，不利于正常運行，難以獲得處理污水的理想效果。

　　5、實(shí)際應用

　　5.1 景區應用

　　我國擁有豐富的物產(chǎn)，地域相對遼闊，體現出人工濕地的天然性。但運行濕地處理系統的時(shí)間相對較短，在“七五"時(shí)期最早開(kāi)展研究，之后在“八五"和“九五"時(shí)期整體研究了綜合利用人工濕地、穩定塘和處理天然土地系統;人工濕地在“十五"期間具體用于處理主體，對其產(chǎn)生的工藝參數、應用范圍和處置機理科學(xué)討論。最早是在蘆葦濕地項目中應用，之后相繼建設人工濕地，主要對生活污水和工業(yè)廢水科學(xué)處置，獲得理想的生態(tài)收益。20世紀末出現的活水公園采取了全新的處理污水工藝，通過(guò)鮮花綠葉對大地進(jìn)行裝飾，有效聯(lián)系了生態(tài)與環(huán)境利益，對水體積極美化，并對良好水域環(huán)境及時(shí)恢復。

　　5.2 調節氣候

　　人工濕地系統通常利用各種模式，并把水分成功轉化為水蒸氣，增加了空氣濕潤度，憑借降雨方法對周?chē)鷼夂蛴行д{節。經(jīng)過(guò)研究表明，濕地蒸發(fā)量相當于2-3倍的水面蒸發(fā)量，同時(shí)，經(jīng)過(guò)對濕地植物和水生物人工種植和自然馴化，相應增加了熱容量，這是形成較大蒸發(fā)量的關(guān)鍵因素，逐步提升了調節濕地氣候的能力，人工濕地不僅對地區溫度不斷降低，還提升了空氣濕潤度，對熱島效應及時(shí)緩解，改善空氣質(zhì)量等。憑借光合作用與呼吸作用交換大氣中的二氧化碳，動(dòng)態(tài)平衡了二氧化碳和水，對其含量有效降低，推動(dòng)了經(jīng)濟的可持續發(fā)展。也可以認為在對局部小氣候的調節發(fā)揮了重要意義，有利于健康發(fā)展低碳經(jīng)濟。

　　5.3 凈化水資源

　　我國各個(gè)區域水系產(chǎn)生了不同程度的水體富營(yíng)養化，具體是由于污水中大量富集了氮磷元素。通過(guò)研究說(shuō)明，傳統處理方法去除氮磷小狗不理想，導致緩慢富集現象，使地表水位發(fā)生了富營(yíng)養化問(wèn)題。簡(jiǎn)單的脫氮除磷操作需要投入較大成本，產(chǎn)生的污泥容易再次發(fā)生污染。但是，人工濕地處理系統包含的植物可以對各種物質(zhì)有效吸收，通過(guò)一系列轉化成為生長(cháng)植物必需的微量元素，并對植物根系微生物有效吸收和分解，國外一部分類(lèi)似項目在去除含量較大的氮磷方面xiao果顯著(zhù)。經(jīng)過(guò)檢測可知，基本上*去除了氮磷，為居民重新提供純凈的水源。

　　5.4 污水分類(lèi)處理

　　人工傳統濕地具體是凈化和處理排泄物沖洗水、洗滌水、種養殖水等，近些年來(lái)逐步朝著(zhù)工業(yè)廢水和城市污水方面發(fā)展，各種污水中存在不同的污染物和排水量，各類(lèi)元素形成較大的含量差異，可以通過(guò)不同基底、水生植物等合理配置不同污水。結合物質(zhì)不同種類(lèi)與含量分別實(shí)施好氧型和厭氧型生物處置。按照處理污水方法科學(xué)劃分為集中和分散內容，集中進(jìn)行處理具體是統一處置搜集的家庭和農戶(hù)污水，向污水處理系統直接投入，難以獲得較好的效果;分散進(jìn)行處理根據家庭農戶(hù)實(shí)施，除去收集與傳送形成的成本，在庭院中小型人工濕地還可以發(fā)揮裝飾作用。

　　6、結束語(yǔ)

　　在當今國際研究濕地工作中把人工濕地污水處理技術(shù)作為關(guān)鍵內容，利用這項工藝能夠降低成本，提升去污效率，與傳統處理方法比較體現出巨大的優(yōu)勢，但容易被氣候條件和占地面積等因素的影響。綜合分析，根據我國的實(shí)際情況，在未來(lái)處理污水領(lǐng)域這項技術(shù)產(chǎn)生了廣泛的發(fā)展趨勢。