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人工湿地处理三种典型工业废水的差异性分析研究

北极星环保网来源:环境科学与管理 徐瑶瑶2018/5/9 10:30:29我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污水处理 人工湿地 工业废水

北极星环保网讯:人工湿地污水处理系统因其植物多样性、填料多样性、微生物多样性、结构工艺多样性等使其对负荷变化适应能力强的优点,在污水处理方面得到了广泛的应用,但也因此往往缺乏系统全面的调查与研究,缺少相应的总结论述。

人工湿地独特而复杂的净化机理,使其在处理含重金属废水、难降解有机质废水等工业废水上卓有成效,是一项兼具经济效益和生态效应的,符合可持续发展理念的水处理技术。

但是现有有关人工湿地的研究与应用大部分集中在生活废水、污水厂处理尾水、景观水等,有关工业废水处理的不多,为此,针对人工湿地处理3种典型工业废水在工艺及运行管理上的差异性进行了总结、归纳,以期为人工湿地在处理工业废水方面的研究与应用提供理论。

1人工湿地的去污机理

人工湿地是一种能有效处理各种污水的具有生态效应的工程新技术,近年来,因其具有成本低、运行管理方便、处理废水能力稳定、耐冲击负荷强、能美化环境等优点,在国内逐步得到了系统[1]。

人工湿地污水处理系统的主要构全面的发展成部分是植物、填料和微生物(如图三者相互协调共同促进了污染物的降解去除,其净化机理主要体现在物理作用、化学作用及生物作用三个方面。如植物对污染物进行吸附和富集,将其作为营养物质来吸收;

同时植物通过根系向水体输送氧气,为好氧微生物的附着提供条件,在填料中形成生物膜,通过微生物的同化、异化作用分解吸收有机质及氮磷污染物;

特别是,利用微生物的变异特性可以培养出能够处理特定重金属及其他有毒污染物的微生物,从而在处理特种工业废水中起到决定性的作用。此外,人工湿地的植物根系还能起到稳固基质层、疏通空间的作用。人工湿地的填料主要有土壤、砂砾、灰渣、碎瓦片、沸石等,但近年来一些诸如火山岩、生物炭等特质材料开始被应用到人工湿地,其在为植物和微生物提供生长环境的同时,可通过过滤、吸附、沉降等物理作用去除污染物。

2三种典型工业废水简介

工业废水成分复杂,不能单一地来进行划分,作为人工湿地技术的处理对象,特根据污染物权重、排放量及处理难度来进行归类。目前,含重金属废水、高耗氧量和高营养盐废水及含油废水是最具典型性的3类工业废水,基本涵盖了大部分工业废水。

2.1含重金属废水

含重金属废水主要来自矿山坑内排水,选矿厂尾矿排水,废石场淋浸水,有色金属冶炼厂除尘排水,有色金属加工厂酸洗水,电镀厂镀件洗涤水,钢铁厂酸洗排水,制革生产中的铬鞣废水,以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业,重金属污染废水危害大,主要成分有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等。此外,大部分含重金属废水成分复杂,不易控制,如电镀废水,不但含有大量重金属,而且带有一定酸碱性及相当数量的添加剂、光亮剂等。

2.2高耗氧量、高营养盐废水

高耗氧量废水主要来自食品加工过程中的废水、清洗废水、冷却水等,造纸工业制浆过程排放的黑水,皂素生产过程中的酸水解过滤及中和洗涤的综合废水,制革生产中的脱脂及浸灰脱毛废水,以及养殖废水等。这些废水不但BOD、COD含量,含有大量可降解有机物,水质水量变化幅度大,而且氮磷含量也高,排放入水体极易造成富营养化,因此,这类废水统称为高耗氧量、高营养盐废水。此外,这些废水的产生量大,如养殖废水的畜禽粪便产生量为工业固体废弃物产生量的2.4倍,畜禽粪便化学需氧量(COD)远远超过中国工业废水和生活污水化学需氧量排放量之和。而且,有些废水不易处理,众所周知,造纸废水中含有较多难降解的木质素、纤维素和树脂酸等成分,富含有机氯化物等,极不易生化处理。

2.3含油废水

含油废水是一种量大面广的污染物,主要来源于机械工业、餐饮业、海上运输业以及油田采出水和注水井洗井水等。含油废水排放到河湖海等易造成油层覆盖水面,空气中的氧更难进入水体,水中溶解氧减少,对水生植物以及动物的生长产生不利影响。含油废水同样会使土壤表面被覆盖堵塞,影响农作物的正常生长。而且,含油废水中可能含有致癌烃,对动物以及人类健康有很大威胁。

如采油废水中主要含有对人体危害较大的酚、醛、酮、醇、酯、酸、含氮化合物、烷烃、卤代烃等。此外,含油废水的成分也复杂,难于处理,如采油废水的有机物碳数非常复杂,分子量主要集中在100~140之间,占其总有机组成的70%~90%,同时含有采油过程中投加的难降解有机化学药剂;再如矿山废水,主要污染成分包括有机污染物、油类污染物、氰化物、酸污染、重金属污染、氟化物和可溶性盐类,化学耗氧量大,细菌总数和大肠菌群含量大。

三种工业废水主要在组成成分上区别较大,如表1所示,其中含重金属废水的危害较大,高耗氧量及高营养盐废水易引起富营养化。虽然大体根据组成成分进行类别划分,但每一类型的工业废水其组成亦很复杂,在运用人工湿地进行处理时,要特别注意采取针对性措施。

3人工湿地在处理3种典型工业废水时的差异性分析

3.1湿地结构的差异性

大多数工业污水的人工湿地处理工艺采用水平潜流式(见图2),这种结构对BOD、COD、重金属等处理效果好,如处理电镀废水、造纸工业废水、淀粉工业废水、矿山废水等,但是对氮磷的处理效果不如垂直流人工湿地好(见图2),因此,对氮磷含量偏高的废水,如食品加工废水,可以在水平潜流式湿地的基础上辅以垂直流式湿地。同时,应根据基质的不同、水流流态的不同、栽培植物的不同,将湿地划分为不同的结构,而后对不同结构进行组合,如水平潜流与垂直潜流组合、水平潜流与表面流组合、表面流与土壤结合、沉水植物与挺水植物结合等,不同组合带来的效果往往比[2]单一的结构好。

延伸阅读:

应用人工湿地治理污水的植物选择

人工湿地在工业园区污水厂尾水处理中的工程应用

人工湿地脱氮除磷机理及其研究进展

详解人工湿地常见水生植物特性、功能及其分类!

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