【环保技术】“人工湿地”在处理污水中的技术应用-北极星环保网

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人工湿地(Constructed wetland)是为处理污水而人为设计建造的,是本世纪七八十年代发展起来的新型废水处理工艺。它根据自然湿地生态系统中物理、化学、生化反应的协同作用来处理废水,一般由人工基质(一般为碎石)和生长在其上的水生植物(如芦苇、茳芏等)组成,是一个独特的土壤-植物-微生物生态系统。人工湿地可以促进废水中植物营养素的循环,使废水中所含的有用物质以作物生产形式再利用,能绿化土地,改善区域气候,促进生态环境的良性循环。简而言之,具有“一高三低一不”的特点,即高效率、低投资、低运转费用、低维持技术,用地少和基本不耗电。

根据废水流径的方式,人工湿地可分为表面流湿地(SFW)、潜流湿地(SSFW)、立式流湿地(VFW)。表面流湿地与自然湿地最为接近,废水在填料表面漫流,绝大部分有机物的降解由位于植物水下茎秆上的生物膜来完成,但这种类型未能充分发挥填料和丰富的植物根系的作用,卫生条件也不好;潜流湿地是水在填料表面下潜流,充分利用整个系统的协同作用,且卫生条件较好,占地小,处理效果较好;立式流湿地水流情况综合了表面流湿地和潜流湿地的特点,但其建造要求高,又易孳生蚊虫。故人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。

2、净化机理及应用

2.1净化机制

人工湿地对废水的处理有十分复杂的净化机理,现在仍未完全弄清楚。一般认为人工湿地成熟以后,填料表面吸附了许多微生物形成的大量生物膜,植物根系分布于池中,于自然生态系统中通过物理、化学及生化反应三重协同作用净化污水。

物理作用,主要是过滤、沉积作用。土壤-植物是一个活的过滤器,污水进入湿地,经过基质层及密集的植物茎叶和根系,可以过滤、截留污水中的悬浮物,并沉积在基质中。

化学反应,由于植物、土壤-无机胶体复合体、土壤微生物区系及酶的多样性,人工湿地中可以发生各种化学反应过程如化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗、氧化还原反应等,这些化学反应的发生主要取决于所选择的基质类型。一般而言,含有机质丰富的基质有助于吸附各种污染物;含CaCO3较多的石灰石有助于磷的去除。

生化反应,对于去除有机污染物主要依赖于系统中的生物。首先,所有人工湿地都类似于附着生物膜的反应器,有机物质被填料吸附后,可以通过生物的同化吸收和异化分解去除。其次,根据德国学者Kickuth R.1977年提出的根区法理论,由于生长在湿地中的挺水植物对氧的运输、释放、扩散作用,将空气中的氧转运到根部,再经过植物根部的扩散,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,有利于硝化、反硝化反应和微生物对磷的过量积累作用,达到除氮、磷效果,另一方面通过在厌氧条件下有机物的降解、或开环、或断键成简单分子、小分子,提高对生物难降解有机物的去除效果。因而生化反应对净化污水起重要作用。

2.2人工湿地的应用

人工湿地处理系统设计为确保人工湿地生态系统的稳定性,增加湿地处理寿命及处理能力,一般都要增加预处理及后处理设施。预处理可以防止污水在贮存、输送过程中发生臭气,防止未经处理的污水污染土壤及地下水或污染植物。这些处理设施与人工湿地可以有不同的组合以达到不同的去除目的。预处理部分包括格栅、沉砂池、沉淀池、稳定塘等。人工湿地系统一般工艺流程如下:

植物是人工湿地的重要组成部分,人工湿地系统中植物代替曝气机输氧,同时也为碎石等基质内微生物群落创造了有利的活动场所。张甲耀等人的试验表明,有植物系统的人工湿地总氮(TN)的去除率明显高于无植物系统的。设计中多选择高等水生维管植物作人工湿地的植物,一般要求耐污能力强、根系发达、茎叶茂密、抗病虫害能力强且有一定经济价值的植物。我国第一个人工湿地污水处理工程——深圳白泥坑人工湿地污水处理工程栽种的是芦苇、茳芏、灯心草、蒲草、水葱等。

人工湿地基质中土壤的选择也十分重要,研究表明,土壤在处理营养元素和有机污染物过程中发挥着重要作用。TN、TOC、TP排除植物因子的作用,去除率可达70%以上。

原标题：【环保技术】人工湿地在处理污水中的应用

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