人工湿地在污水处理中的应用_张志政

第29卷第5期山西化工Vol.29No.52009年10月SHANXICHEMICALINDUSTRYOct.2009收稿日期:2009-05-23作者简介:张志政,男,1964年出生,副教授,从事流体力学、水文学课程的教学工作以及水环境与水资源利用方面的研究。环境保护人工湿地在污水处理中的应用张志政,王惠,张迪(西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055)摘要:人工湿地是近年来污水处理中应用较多的技术之一。从人工湿地的定义及其分类方面对人工湿地进行了阐述。与传统的活性污泥法进行比较表明,人工湿地在污水处理方面具有优势。总结了目前人工湿地在我国的应用情况。关键词:人工湿地;污水处理;应用中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1004-7050(2009)05-0066-03引言人工湿地(constructedwetland)是一种由人建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面,它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用,通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解实现对污水的高效净化[1]。湿地不仅有净化水质的功能,而且利用湿地景观可吸引游人,为生物提供栖息场所,达到美化生态环境的效果。另外,由于其净化水质所需的能源为太阳能,净化过程则完全依循自然净化的程序,因此人工湿地具有高效率、低成本、低能耗、操作维护简单、无需添加化学药剂、无二次污染、抗冲击力强、不破坏生态环境等特点,它与传统的废(污)水处理池相比具有很大的优势,两者的比较见表1[2]。世界上第1处用于处理污水的人工湿地建于1903年,位于英国约克郡,它一直连续运行到1992年[3]。自1974年第1处用于污水处理的人工湿地系统在西德的Othfrensen建成以来[4],因其优越的性能,使其获得了较快的发展。在美国,有600多处人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水,400表1人工湿地与传统废(污)水处理池的比较项目人工湿地传统的废(污)水处理池面积占地面积较大占地面积小,较集约构造较贴近自然环境纯粹的钢筋水泥池功能供较多野生物栖息,具有保育功能单纯以污水处理为目的成本土地成本较高,但是维护成本较低土地成本低,维护成本则随污水处理的要求而变化生态可提供较丰富的生物局限于藻类和微生物多处人工湿地用于处理煤矿废水,50多处人工湿地用于处理生物污泥。1996年9月奥地利维也纳第4次国际研讨会的召开,标志着人工湿地作为一种独具特色的新型废水处理技术正式进入水污染控制领域。表面流湿地在欧洲发展缓慢。瑞典1994年在Wittgren建立了一座处理6500PE、占地22hm2的表面流湿地。在北美,约200处湿地处理系统,有2/3是表面流湿地,其中一半又是自然湿地。据统计,到20世纪90年代,英国有200处～300处人工湿地在使用[5],乌克兰有20处～30处,新西兰大约有80处[6],美国北部有650多处自然和人工湿地(占79%)[7],捷克有40多处。我国对人工湿地的研究起步很晚,首例采用人工湿地处理污水的研究工作是在1987年,由天津市环保研究所建成处理规模为1400m3/d的芦苇湿DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2009.05.012地工程。1989年建成的北京昌平自由水面人工湿地,用于处理生活污水和工业废水,效果良好,优于传统的二级处理工艺。1990年7月,在深圳建立了第1个人工湿地污水处理工程———白泥坑人工湿地污水处理系统[8]。之后,在北京、南京、天津等地相继建立了类似的处理系统,并进行了相应的研究工作,取得了一定的进展。1人工湿地的分类根据工程设计和水体流态的差异,人工湿地污水处理系统可以分为表面流湿地(surfaceflowwet-lands,简写为SFW)、潜流湿地(subsurfaceflowwet-lands,简写为SSFW)和垂直流湿地(verticalflowwetlands,简写为VFW)3种主要类型。表面流湿地(SFW)系统污水从湿地床表面流过,污染物的去除依靠植物根茎的拦截作用以及根茎土生成的生物膜的降解作用,类似于自然湿地,有利于废水的自然复氧。这种湿地造价低,运行管理方便。缺点是不能充分利用填料以及植物根系的作用,并且在处理废水的过程中容易产生异味,孽生蚊蝇,影响景观,在实际应用中一般不采用。潜流湿地(SSFW)系统由一个或多个填料床组成,床体充填基质,床底设有防渗层,以防污染地下水。废水在填料下流动,可以充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其他作用处理污水,卫生条件好,是目前应用最为广泛的湿地流态[9]。垂直流湿地(VFW)系统结合表面流与潜流式人工湿地的特点而成,污水从湿地表面纵向流入填料床底部,床体处于不饱和状态,氧可以通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。垂直潜流人