人工湿地污水处理应用与研究进展_吴树彪

随着人口的增加和经济的快速发展，污水排放量近年来也迅猛增加，导致我国水源污染、水体富营养化及环境水质恶化日趋严重。目前我国污水处理主要依赖于传统的集中时水处理工艺，虽然技术和工艺日渐完善，但却面临着处理水平低和投资运行费用高等问题，使得不少地方根本建不起大型污水处理厂或不少污水处理厂因为运行资金短缺而闲置，这就直接解释了我国为什么目前只有24%的工业污水和4%的生活污水经过处理排入水体的原因[1-2]。而人工湿地作为本世纪70年代发展起来的一种新型污水生态处理技术，以其投资少、建设运营成本低；净化效果好、去除NP能力强；工艺简单、组合多样化近年来在世界各地得到了广泛的应用[3-6]。近年来国内外学者对湿地的净化机理和推广应用作了大量研究工作，并取得了一系列的研究成果，且人工湿地污水处理技术越来越受到人们的关注。1人工湿地的定义及类型1.1人工湿地的定义人工湿地是通过模拟自然湿地而人为设计和建造的具有可控性和工程化特点，以基质、植物及微生物协同通过物理、化学和生物作用进行污水处理的自然生态系统[7-8]。1.2人工湿地的类型人工湿地最初按植物形式进行分类，包括浮生植物系统、挺水植物系统和沉水植物系统，后来由于系统多采用挺水植物，故在挺水植物的前提下，根据水流方式分为自由表面流和潜流人工湿地系统[9]。自由表面流湿地系统它与自然湿地十分相似，水深通常在4m以下，在污水缓慢流经湿地表面时，绝大部分污染物靠生长在水下植物茎、杆上的微生物膜去除。其优点在于造价低、运行管理简单，但其并没有充分发挥机制和植物根系的作用；缺点是在运行过程中易产生异味，孳养蚊蝇，造成局部环境恶劣。潜流湿地系统根据水流流动方向可分为水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地，其去除机理相似。当污水流经湿地床的填料时，系统充分利用填料截留、根系吸收和填料表面生长的生物膜对其进行降解消化，氧主要是靠植物根系进行传输。其优点在于污染物去除率高、受温度影响较小和卫生条件好，但其控制管理相对复杂。由于其较高的污染物去除效率，近年来多受青睐。2国内外人工湿地工程应用2.1国外人工湿地工程世界上公认的第一处用于污水处理的人工湿地是1903年建在英国约克郡Earby的湿地系统，并持续运行到1992年[10]。Seidel在1953年发现芦苇可以净化污水后，设计了Krefeld湿地系统，该系统有4～5级，采用现在传统的芦苇砂石床，第一、二级为人工湿地污水处理应用与研究进展吴树彪，董仁杰（中国农业大学农业部设施农业生物环境工程重点开放实验室，北京100083）摘要:人工湿地是一种低成本、高效益的生态式污水处理技术,以其独到的特点和优势,越来越受到人们的关注。本文介绍了湿地的定义和分类,综述了国内外工程应用及其对污水净化机理的研究进展,指出现在存在的问题,并提出以后的发展趋势。关键词:人工湿地;污水处理;研究进展中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-3770(2008)08-005-05收稿日期：2008-01-24基金项目：北京市教育委员会共建项目专项资（XK100190650）作者简介：吴树彪1983-)，男，硕士研究生，研究方向为水处理工程；电话：010-62736712；E-mail：wsb4660017@126.com联系作者：董仁杰，博士，教授；联系电话：010-62737693；E-mail：rjdong@cau.edu.cn。第34卷第8期2008年8月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.34No.8Aug.,20085DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2008.08.002淹没垂直流湿地系统，其余为水平流系统，然而该系统后来被发现存在堵塞和表面积水现象[11]。1967年，荷兰在Seidel发现芦苇去除污染物的研究后，开发了现在称为LelysttadProcess的污水处理系统，随后这种处理系统在荷兰大范围推广[12]。1970s北美地区对自然湿地净水机理研究之后，发现随着自然湿地特性的改变，人工湿地在污水净化方面有着极好的效果[13-14]，随后不同设计的大型人工湿地在Arcata,CaliforniaandKentucky,Tennessee州纷纷建立用于污水处理[15-16]。在英国，直到1985年英国水工业意识到人工湿地在污水处理方面的潜力，经过德国考察之后，举办了大型的芦苇床污水处理研讨交流会，并成立了水服务协会[17]。1986年，湿地污水处理方面的九大商务集团共享了他们在该领域的技术和经验，制定了欧洲芦苇床处理系统设计和运行管理规范[18]，之后在1995年由Cooper和Green进行了修订。至今，随着技术的日趋完善，人工湿地在世界各地广泛应用。据统计数据表明，目前美国有600多处