人工湿地污水处理系统运行与管理中相关问题分析_张冬梅

中国环境科学学会学术年会论文集(201)1人工湿地污水处理系统运行与管理中相关问题分析张冬梅’,2刘文莉(l.广东石油化工学院环境工程专业525000;.23.台州学院建筑工程学院陈英旭’浙江大学水环境研究院310029;318001)摘要人工湿地是20世纪60年代发展起来的污水处理新技术。自90年代始在我国的应用呈现了蓬勃发展趋势。但常常存在着脱氮除磷效率不高及后期管理不善等问题。本文综述了国内外人工湿地最新研究和应用现状,从系统论的观点阐明人工湿地脱氮除磷和降解污染物的机理;分析了人工湿地系统中影响污染物去除率的因素,提出改善人工湿地污水处理系统效率的主要方法。一、jH舀自1984年5月我国颁布了第一部《水污染防治法》,我国政府在水环境污染治理和防治上己投入了大量的人力、物力和财力,在城市污水处理上己取得显著的成效,各级城镇均建立了相应规模的污水处理厂,使城镇污水排放得到了有效的控制。但由于污水处理厂基建费用高、设备投资大及人工管理费用高等原因,目前农村的生产和生活污水,尤其在经济不发达的边远地区,仍然未能很好的治理,形成农业面源污染源,成为我国水域氮磷污染的主要来源。因此寻找低成本、高效的污水处理技术在农村面源污染控制和污水治理中有着特别重要的意义。一般认为,原位的污染治理方式,对于缺少公共处理设施的城镇、乡村,是一种有效的低成本的环保措施1[]。土地处理系统既是典型的低投入污水处理技术之一。但由于效率低、占地面积大在使用上逐渐受到了限制。直到20世纪60年代,德国学者Siedel将之改进发展成人工湿地污水处理技术后,土地处理系统又有了新的生命力。和具有同等处理效果的其他方法相比,人工湿地污水处理显示了投资成本低,运行维护简单,N、P等污染物去除率高的优越性,特别适合处理少水量、小规模农村散户居民排放的生活污水,而且近年来在城市景观建设和污水的处理及循环利用中的应用越来越多。到20世纪90年代,在欧洲已有50一1以刃个人工湿地生态工程2[]。在20世纪90年代北美发展的650多个湿地中,人工湿地占79%3[]。在我国,虽然此项技术的应用和研究尚处于起步阶段,但从1989年北京昌平人工湿地的建设,1990年深圳白泥坑人工湿地的建设,1997年成都活水公园的建设等,己有报道的人工湿地超过30个。人工湿地正作为一种新的污水处理技术被推广开来。但是经过2一3年的运行后,陆陆续续地也显示出存在的一些问题,本文从系统论的观点对此作分析,以期完善这项技术的发展。二、人工湿地系统污水处理概述(一)人工湿地系统污水处理的概念人工湿地系统污水处理技术(以下简称人工湿地)是基于污水的土地处理系统之上的一种经过填料改进的污水处理技术,由植被、土壤、填料组成的具有一定长宽比和底面坡度的床体。它由人工建造和监督控制,并且具有湿地特征。当污水进入湿地时,在填料一植物一微生物的协同作用下,通过填料过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物降解,达到物理、化学和生物的三重作用来实现对废水的净化功能。(二)人工湿地系统的组成与结构人工湿地污水处理技术体系可看做一个生态系统,由一个或多个填料床组成,常用的填料有第二章环境科技研究进展及应用砾石、小豆石、碎卵石等,床底设有防渗层,一以防止地下水污染。表层覆土种植植物。它的组成仍然可分为有机物和无机物两大部分。其中有机部分包括植物、微生物和一些微小动物如原生动物、后生动物等;有野生动物作为栖息地时还有鸟类等动物的存在。无机部分即组成湿地的骨架物质,包括构成湿地的基质填料、土壤、基质与土壤孔隙中的空气、进入湿地的污水及布水排水设施等。在这个生态系统中各个组成部分有机地相互联系在一起,它们之间相互作用,相互依存。基质填料和土壤为微生物的附着和植物生长提供支持,同时对大粒径悬浮态污染物起过滤、截留的作用,也为各种复杂离子、化合物提供反应界面;微生物不断地将被基质与土壤颗粒吸附的污染物分解、去除,保持了基质持久的吸附能力;同时产生的小分子物质,可被植物利用;植物通过根系吸收污水中的小分子氮磷营养物,同时又将氧气输入基质、土壤,为好氧微生物的生存创造了条件。(三)人工湿地系统的分类污水在湿地内的流动,可设计为表面流和内部潜流两种形式。潜流又有水平流和垂直流两种流向。由此常被分为3种。1.表面流人工湿地污水处理系统(Suir油eeRowW七itand,SFW),布水设施安装在湿地表面,排水设施在地基底部,污水自上而下地通过湿地系统,由排水管收集后排出。这是最早的设计方式,结构简单,施工容易,但由于污水被分布在地表,所以卫生条件较差,夏季易滋生蚊蝇、产生臭味而影响湿地周围的环境;在冬季低温时易结冰、处理效果受外环境的影响大,目前在实际工程中己应用较少。2.水平潜流人工湿地(Hioroznta1Subsuir滋celFowConsu