人工湿地在污水回用中的应用及发展趋势_刘江红

第30卷第6期大庆师范学院学报Vol．30No．62010年11月JOURNALOFDAQINGNORMALUNIVERSITYNovember，2010□湿地研究人工湿地在污水回用中的应用及发展趋势刘江红1，石风华2，潘阳1(1．东北石油大学化学化工学院，黑龙江大庆163318;2．邯郸钢铁集团能源中心，河北邯郸056105)摘要:近年来，污水回用已经成为解决我国城市水资源短缺问题的一个重要途径而日益受到人们的重视。利用人工湿地法提高污水回用效率是目前国际污水处理研究领域的热点。本文分析了我国污水回用的方式，阐述了人工湿地生态系统的运行机理、优点及存在的问题，证明了人工湿地这一新兴的处理技术的优越性，在此基础上，阐述了该技术的发展趋势。关键词:污水回用;人工湿地;运行机理;处理技术作者简介:刘江红(1966－)，女，黑龙江绥化人，东北石油大学化学化工学院副教授，从事环境生物技术和水处理研究。中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:2095－0063(2010)06－0100－05收稿日期:2010－04－130引言近几年来，污水回用成为了解决我国城市水资源短缺问题的一个重要途径而日益受到人们的重视。利用人工湿地法提高污水回用效率是目前国际污水处理研究领域的热点，该方法利用生态系统中物质循环的原理，使用生物方法去除污染物质。人工湿地是指人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行废水处理。人工湿地处理系统是结合了生态学原理与工程学方法而形成的生态工程污水处理技术，是一个综合的生态系统，它利用生态系统中的整体优化、循环再生、区域分异等原理，结构与功能协调原则，在促进污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，达到污水处理与回用的最佳效益。该技术简便易行，工艺先进，运行可靠，操作简单，运行管理费用低廉，并且不会对环境产生影响。1人工湿地净化机理1．1人工湿地去除污染物的机制人工湿地处理系统是一个独特的土壤、植物、微生物综合生态系统，其对污水的净化有着非常复杂的机理过程。水体、基质、水生及湿生的植物和微生物是构成人工湿地污水处理系统的4个基本要素。植物吸收、微生物代谢以及基质的吸附、过滤、沉淀等过程在人工湿地污染物(有机污染物、氮、磷、重金属等)的去除中起着关键作用，其中包含了物理、化学和生物三重共同作用的效果。1)物理作用机制:包括两个方面即沉降和过滤。2)化学作用机制:指废水中的污染物通过化学反应发生转化然后被去除的过程。包括沉淀、吸附和分解。3)植物作用机制:湿地植物是水陆交错地带中的一个重要部分，在水体修复，维持生态平衡和生物多样性上具有重要作用。4)微生物作用机制:微生物是生态系统中的分解者，在自然界的物质循环和转化过程中起着重要的作用。5)原生动物作用机制:对污染物的去除以及人工湿地系统的运行也起到一定的作用。1．2基质在去污过程中的作用基质是污水处理的主要场所，也是微生物的主要载体，同时又可以为水生植物提供支持载体和生长所001需的营养物质。1．3人工湿地对污染物的去除效果1)BOD5及SS的去除:主要依靠人工湿地中填料的吸附、过滤功能和不溶性BOD及SS自身的沉淀［1］。2)氮的去除:对氮的去除包括基质的吸附和过滤、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用、氨自身的物理挥发作用等。湿地微生物的硝化和反硝化作用是氮素净化的主要途径，湿地植被根系微生物能增强其作用，是提高人工湿地的氮素净化效率的主要途径。3)磷的去除:对磷的去除主要是通过水生植物、填料以及微生物的共同作用来完成的。包括化学沉淀，藻类吸收和磷细菌去除等作用［2］。4)重金属离子的去除:重金属离子在湿地系统中可通过植物的富集和微生物的转化来降低其毒性。迁移途径有两种:①质体流作用;②扩散作用。利用湿地处理含Cr时，Cr的去除率同进水中Cr含量及停留时问没有直接关系，污水中大部分Cr在湿地的前段就已经处理完成。2环境因子对湿地系统处理功能的影响1)温度:植物与微生物的生长与繁殖能力受温度的变化影响较大，造成湿地系统在不同的季节有不同的生长量，人工湿地对污染物和氮磷的去除作用夏季明显强于冬季［3］。2)pH值:微生物受pH值的影响较大，如在低pH值条件下，湿地中真菌类微生物的活性较强，而高PH值条件下会影响湿地系统对氮磷的去除。3)溶解氧与CO2浓度:湿地系统中的氧气和CO2浓度的变化会影响植物的光合作用的速率，从而影响植物对有机污染物的去除。3人工湿地应用于污水回用的优点及存在的问题3．1人工湿地应用于污水回用的优点1)高效率:对有机物有较强的降解能力。2)低投资、低运行费、低维持技术、低投资、低运行费用和低维护技术将使我国大范围采用人工湿地进行污水回用成为可能。3)