人工湿地在污水处理中的作用_邱慧哲

人工湿地在污水处理中的作用邱慧哲（辽宁省朝阳市环境科学研究院，辽宁朝阳１２２０００）摘要：指出了人工湿地是一种正在不断进行研究、应用的污水处理技术，在国际上已经得到了广泛的应用。探讨了人工湿地对水污染物的净化作用，研究表明：人工湿地用于污水的处理，对化学需氧量（ＣＯＤ）、五日生化需氧量（ＢＯＤ５）、固体悬浮物（ＳＳ）等的去除率均可以达到９０％，对总氮（ＴＮ）也能达到很好的去除效果，在发展中国家发展人工湿地处理污水技术的前景十分广阔。关键词：人工湿地；污水处理；应用；机理收稿日期：２０１１－１１－２４作者简介：邱慧哲（１９８１—），女，辽宁朝阳人，硕士，工程师，主要从事环境保护工作。中图分类号：Ｘ１７１．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－９９４４（２０１１）１２－０１４２－０２１引言湿地是指潮湿或浅积水地带发育成水生生物群和水成土壤的地理综合体，包括陆地上天然的和人工的，永久的和临时的各类沼泽、泥炭地、咸、淡水体，以及低潮位时６ｍ水深以内的海域。湿地与森林、海洋并称全球３大生态系统，也是价值最高的生态系统。湿地具有涵养水源、净化水质、调蓄洪水、控制土壤侵蚀、补充地下水、美化环境、调节气候、维持碳循环和保护海岸等极为重要的生态功能，是生物多样性的重要发源地之一，因此被誉为“地球之肾”、“天然水库”和“天然物种库”［１］。２人工湿地的概念及类型湿地的类型通常分为自然和人工两大类。自然湿地包括沼泽地、泥炭地、湖泊、河流、海滩和盐沼等，人工湿地主要有水稻田、水库、池塘等。目前一般所指人工湿地系统都是指挺水植物系统。挺水植物系统根据污水流经的方式，可分为表面流湿地、潜流湿地。表面流湿地是指废水在填料表面漫流，它与自然湿地最为接近，绝大部分有机物质的去除，是由长在水中的植物茎、杆上的生物膜来完成。潜流湿地是指水在填料表面下渗流，因而可充分利用填料表面及植物根系上的生物膜及其他各种作用处理污水，而且卫生条件较好。２．１表面流人工湿地在表面流人工湿地中，污水从湿地表面流过，系统中氧的来源主要靠水体表面扩散、植物根系的传输和植物的光合作用。这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点，但占地面积较大，水力负荷率较小，去污能力有限，且运行受气候影响较大，夏季易滋生蚊蝇。２．２潜流人工湿地潜流人工湿地由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设有防渗层，污水从一端水平流过填料床。这种类型的人工湿地的水力负荷比自由表面流人工湿地大，对ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ、重金属等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，但控制相对复杂。３人工湿地在污水处理中的作用湿地在污水净化方面具有强大的生态功能，被称为“天然的污水净化器”。天然湿地虽然具有高效强大的污水处理能力，但污水中的有毒物质和病菌会对湿地生物多样性带来损害，且长期高负荷地承载污水将导致湿地功能的衰退甚至消亡。因此，为了保护天然湿地，用于污水净化的人工湿地便应运而生了。人工湿地处理系统作为一种成本低廉、节能降耗、简单易行、效果显著、无二次污染的污水处理技术越来越显示出强大的生命力和优越性。人工湿地是一种类天然的污水处理技术，以太阳能为驱动力，在植物、微生物和介质共同作用下达到净化水质的目的［２］。与传统污水处理工艺相比，人工湿地作为一种自然生态处理系统，其基建投资少、运行费用低、节约能源（除水泵外，基本无需用电）、去除有机污染物能力强、管理维护简单方便，可以调节微气候、改善城市环境，具有良好的景观效应、可持续的经济效益等［３］。目前人工湿地在国际上已经得到了广泛的应用。２００８年，整个欧洲约有１万处以上、北美约有２万处以上人工湿地污水处理系统［４］。人工湿地是一种正在不断进行研究、应用的污水处理技术。运用人工湿地来处理工业废水、生活污水、农业废水等方面的研究已有６０年的历史。采用人工湿地技术净化污水始于１９５３年德国的ＭａｘＰｌａｎｃｋ研究所，他们在研究中发现芦苇能去除大量有机物和无机物。到２０世纪７０年代末期，人工湿２４１２０１１年１２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｒｅｅｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第１２期地技术逐渐发展成为一种新型污水处理技术。国内有关学者对人工湿地净化城市污水的研究表明，在进水浓度较低的情况下，人工湿地对ＢＯＤ５的去除率可达８５％～９５％，对ＣＯＤ的去除率可达８０％，处理出水ＢＯＤ５的浓度在１０ｍｇ／Ｌ左右，ＳＳ小于２０ｍｇ／Ｌ［５～７］。不同类型的人工湿地，对不同污染物的去除效率有差异。水平潜流湿地对ＢＯＤ、ＣＯＤ等有机物和重金属的去除效果较好，垂直流湿地对氮、磷的去除效果较好，表面流型湿地的处理效果一般。但如果将表面流型与潜流型、表面流型与垂直流型结合起来，去污效率会进一步提高［８］。浙江嘉兴桐乡大麻村建成一个占地８０００ｍ２的人工湿地，总投资近１００万