浅析人工湿地在城镇污水治理中的应用_温智勇

能源与环境2008第8期总第92期广西质量监督导报浅析人工湿地在城镇污水治理中的应用随着人类对环境污染的加剧,水污染问题日益严重。虽然很多地区自建了污水处理系统,但没有从根本上解决问题,水体严重被污染,自净能力急剧下降。通过不断的摸索,人们发现了一种适应社会发展的水处理新途径———人工湿地生态处理技术。人工湿地投资小,出水水质好,抗冲击力强,操作简单,建造和运行费用低,维护方便,氨氮去除率高,同时可使污水处理与环境生态建设有机结合,与近年来提倡的绿色生态相吻合。一、人工湿地污水处理系统人工湿地污水处理系统源于对自然湿地的模拟,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来实现对污水的净化作用。这种湿地系统是在一定长宽比及地面坡度的洼地中,由土壤和按一定坡度充填一定级别的填料混合结构的填料组成,并在床体的表面种植处理性能好、成活率高、抗水性强、生长期长、美观且具有经济价值的植物(如芦苇、茳芏等植物),它与在水中、填料中生存的动物、微生物形成一个独特的动植物生态环境,污水流经床体表面和床体填料缝隙时,通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等实现对污水的高效净化处理。二、人工湿地污水处理原理人工湿地主要由五部分组成:一是具有各种透水性的基质,如土壤、砂、砾石;二是适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物,如芦苇等;三是水体;四是无脊椎或脊椎动物;五是好氧或厌氧微生物种群。其中,基质为微生物的生长提供稳定的依附表面,为湿地植物根系提供载体和营养特质。湿地植物除直接吸收营养物质、富集污染物外,还为根区微生物的生长、繁殖和降解提供氧气,植物根系维持湿地水力传输。湿地微生物的活动降解污染物,并为植物提供了养分。人工湿地由这五部分通过物理、化学、生物的协同作用来消除污染。(一)基质人工湿地中的基质又称填料、滤料,一般由土壤、细沙、粗沙、砾石、碎瓦片或灰渣等构成。基质在为植物和微生物提供生长介质的同时,通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物。自由表面流湿地多以自然土壤为基质,水平潜流和垂直潜流湿地基质的选择因污染物的不同而异,同时应考虑便于取材、经济适用等因素。一般来说,采用潜流人工湿地处理以SS、COD和BOD为特征污染物的污水时,根据水力停留时间、占地面积和出水水质等限制因素,可以选用土壤、细沙、粗沙、砾石、碎瓦片或灰渣中的一种或几种为基质。以除磷为目的的人工湿地最好选择飞灰或页岩为基质,其次是铝矾土、石灰石和膨润土。(二)植物湿地中生长的植物通常称为湿地植物,包括挺水植物、沉水植物和浮水植物。大型挺水植物在人工湿地系统中主要起固定床体表面、提供良好的过滤条件、防止湿地被淤泥淤塞、为微生物提供良好根区环境以及冬季运行支撑冰面的作用。这种类型的植物对N、P等营养植物的吸收只在水量处理能力较小的自由表面流人工湿地中起重要作用。人工湿地中的植物一般应为处理性能好、成活率高、抗水能力强的水生植物。通常的挺水植物主要有芦苇、灯心草、香蒲等。某些大型沉水植物、浮水植物也常被用于人工湿地系统,如浮萍等。人工湿地中种植的许多植物对污染物都具有吸收、代谢、积累作用,对金属离子均有富集作用。一般植物的长势越好、密度越大,净化水质的能力越强。人工湿地系统中各种植物的不同部位对营养物质或重金属的富集程度不同。(三)微生物微生物是人工湿地净化废水的主要“执行者”,它们把有机质作为丰富的能源,将其转化为营养物质和能量。人工湿地在处理污水之前,各类微生物的数量与自然湿地基本相同,但随着污水不断进入人工湿地系统,某些微生物的数量将逐渐增加,并在一定时间内达到最大值而趋于稳定。人工湿地中的优势菌属主要有假单胞杆菌属、产碱杆菌属和黄杆菌属,这些优势菌属均为快速生长的微生物,其体内大多含有降解质粒,是分解有机污染物的主体微生物种群。人工湿地系统中的微生物主要去除污水中的有机质和N,某些难降解的有机物质和有毒物质需要运用微生物的诱发变异特性,培育驯化适宜吸收和消化这些有机物质和有毒物质的优良细菌,进行降解。三、人工湿地处理污水的流程人工湿地系统一般作为二级生物处理工艺应用,其运行方式可根据其处理规模的大小进行多种方式的组合。人工湿地的工艺流程有多种形式,常用的有推流式、阶梯进水式、回流式和综合式四种,如图1所示。在实际设计过程中,常将湿地多级串联、并联运行,或附加一些必要的预处理、后处理设施而构成完整的污水处理系统。温智勇(中铁第四勘察设计院集团有限公司环境工程设计研究处,湖北武汉430063)[摘要]由于人口数量不断增长,城市用于污水处理的成本越来越高,这就要求城市污水治理部门拿出新的污水解决方案,加强对污水的回用。本文就人工湿地污水处理系统、工作原理,人工湿地处理污水的流程,在城镇污水治理中的应用等多个方面对这一方案做了分析。[关键词]人工湿地;污水治理;解