高效潜流式人工湿地污水处理研究_刘强

第24卷第3期2010年6月资源环境与工程ResourcesEnvironment＆EngineeringVol.24,No.3June,2010收稿日期:2009-10-23;改回日期:2009-11-19作者简介:刘强(1986-),男,助理工程师,给排水工程专业,从事市政工程工作。E-mail:lewdyliuhust@163.com高效潜流式人工湿地污水处理研究刘强(湖北省地球物理勘查技术研究院,湖北武汉430056)摘要:人工湿地(ConstructedWetlandssystem,CWs)系统处理污水是20世纪70年代发展起来的一种污水处理技术。早期的人工湿地在实际运行中出现效率低、污水中污染物去除有一定的局限性、抗水力和污泥负荷能力较差等问题。针对以上问题提出了一种高效潜流式人工湿地技术,该技术综合应用新型处理基质、植物和专用的布水系统,使其具有净化效果好,工艺设备简单,运转维护管理方便,能耗低,对水力、污泥负荷变化适应性强,工程基建和运行费用低等特点,能有效达到预期的处理效果,满足出水水质标准。关键词:潜流型人工湿地;水力负荷;基质、植物和布水系统中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1671-1211(2010)03-0304-061概述根据中国现阶段的基本国情及传统污水生化处理工艺存在诸多问题,如基建投资大、设备及其运行费用高、专业管理要求高等,迫切需要研究出高效、节能、环保的新型污水处理工艺来满足需求[1]。高效潜流式人工湿地污水处理是一种高效、节能、环保的潜流式人工湿地污水处理技术。作为一种低成本、低投入、易管理、可持续和稳定运行的污水处理技术,符合本阶段中国的基本国情和环保政策[2],对一个发展中国家水环境的改善、生态环境的保护、水资源的再生利用、经济的可持续发展以及建设和谐文明社会有着重要的历史和现实意义。由于该技术投资成本低,不需要配套管网建设,解决了中小城镇、乡村用于污水处理厂建设和运行的资金问题,对污水中有机氨氮、硝态氮、生物需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、固体悬浮物(SS)及磷(TP)的去除率高于一般的传统物化处理和生化处理,所以这种技术在处理某些含污水质时完全可以代替二级、三级污水处理工艺,大大的节约成本和投资。针对潜流式人工湿地运行过程中出现的系统布水不均匀、污水易短流、污泥沉积使系统堵塞、污水处理效率下降等一系列技术难题,笔者通过对技术的攻关性研究探索和小水量的实践运行分析,为高效潜流式人工湿地生态污水处理技术配套理论设计了对应的双管布水器,有效提高了污水处理效率和系统运行的稳定性。另外,该技术可根据污水处理后的不同出水水质要求积配不同的填料,还具备调节气温、改良土壤、保护生态的湿地功能,高效、环保、节能使其具有在全国广泛推广应用的价值,具备实现环境效益、社会效益及经济效益相协调统一的效应。2国内外人工湿地污水处理技术现况根据污水在人工湿地中的流动方式可以把人工湿地划分为自由表面流式和潜流式人工湿地。潜流式人工湿地又分为水平式和垂直式人工湿地。这些人工湿地各自都具有一定的污水处理效果,但同时也都存在着这样或那样的缺陷。现将各类人工湿地污水处理的优缺点介绍如下。2.1自由表面流式湿地系统自由表面流式湿地类似于沼泽,污水以较慢速度从湿地表面流过,与污水接触面积较大,停留时间较长,因而对悬浮物(SS)、有机物去除效果较好。另外,藻类、浮游植物沉积物构成的好氧—厌氧环境,易于硝化—反硝化,为脱除氨氮提供了有利条件。然而,它只利用植物茎杆,没有充分利用基质和根系表面所形成的生物膜,从而导致净化效果不理想,对营养盐的去除率偏低。同时,这类湿地系统的卫生条件较差,易在夏季滋生蚊蝇,产生恶臭而影响湿地周围环境,在冬季表面易结冰,系统处理效果受温度影响较大,处理时间和运行周期长,因而在实际工程中应用较少。2.2水平潜流式湿地系统水平潜流式污水在填料层表面下,从一端水平流DOI:10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2010.03.013过填料床,充分利用了填料表面生长的生物膜和丰富的植物根系,处理效果受气候影响小,保湿性好。与自由表面流式人工湿地相比,水平潜流式人工湿地的水力负荷和污染负荷大,对五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、悬浮(SS)、重金属等污染指标的去除效果好,且很少有恶臭及滋生蚊蝇现象,是目前国际上研究和应用较多的一种湿地处理系统。它的缺点是控制相对复杂,供氧有所不足,氨氮硝化效果不如垂直流人工湿地。2.3垂直潜流式湿地系统污水从湿地表面纵向流入填料床的底部,床体处于不饱和状态,氧料可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。该系统的硝化能力高于水平潜流湿地,可用于处理氨、氮含量较高的污水。其缺点是对有机物的去除能力不如水平潜流式人工湿