人工湿地在生活污水处理中的研究进展_陆继来

207年全国给水排水技术信息网成立三十五周年暨年会论文集人工湿地在生活污水处理中的研究进展陆继来,,2赵漩,王惠中2夏明芳’,2王琳,王志良(l.南京大学环境学院,江苏南京210093;2.江苏省环境科学研究院,江苏南京210036;昆明理工大学建筑工程学院,云南昆明650224)摘要:人工湿地作为一种新型的生态处理工艺在生活污水处理方面得到了广泛的应用。本文就人工湿地的现状提出了一些改进方法,包括对进水方式、湿地植物和人工基质的改进及其在寒冷地区的应用.并总结了人工湿地在国内的应用情况.关键词:人工湿地生活污水1概述人工湿地系统是模拟自然湿地的人工生态系统,类似自然沼泽地,它由人工建造、监督和控制。人二l二湿地与传统的污水处理方法相比,具有处理效果好,运转维护管理方便,工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强、能耗少、无须化学药剂等优点,同时它可以促进农业、渔业的发展,又可供公共娱乐、野生动植物保护和科学研究使用川。因此人工湿地一这种简便有效的污水处理技术,越来越受到人们的关注,特别是在我国经济尚欠发达,地理条件相对宽裕的广大农村和中小城镇,具有广泛的应用前景。根据污水在湿地床中流动方式不同,将其分为三种类型:表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人一E湿地。表面流人工湿地与自然湿地相类似,其土壤(床)被水体所覆盖,这类湿地全年或一年中的人多数时间都有表面水存在:水平潜流型人工湿地的水面维持在基质床的表面下,这类湿地的基质通常由矿石和粗砂组成,从而能提供较多的孔隙以使污水能迅速渗漏到整个基质床;垂直流人工湿地中,污水从湿地表面纵向流向填料床的底部,当床体处于不饱和状态时,氧可以通过大气扩散和植物传输进人该湿地系统,这类湿地的硝化能力高于水平潜流湿地,因此可用于处理氨氮含量较高的污水`2:。人工湿地对各种污染物的去除机理见表1。表1各种主要物质净化简要机理〔”物质净化原理有机物不溶通过湿地基质和植物根系沉淀、过滤等作用,进而被微生物利用得以去除可溶通过植物根系生物膜的吸附,吸收及微生物代谢作用而被分解去除丁N有机首先被异氧微生物转化为氨氮,氨氮在硝化菌作用下被转化为无机亚硝态氮和硝态氮,最后通过反硝化菌作用以及植物根系的吸收作用得以去除无机直接被湿地植物吸收,用于植物蛋白质等有机物的合成,可通过对植物的收割而将其从废水和湿地中去除TP通过植物吸收,微生物积累和填料床物理化学等方面的共同作用而得以去除金属原子通过植物吸收和生物富集作用,土壤胶体颗粒的吸附而去除人工湿地的改进和发展人工湿地处理系统作为一种生态技术,即可用于小规模的点源污染治理,也可用于一定意义上的面源1262007年全国给水排水技术信息网成立三十五周年暨年会论文集污染治理。它具有投资和运行费用低、处理效果稳定、出水水质好等优点,并且有良好的自然、社会、经济效益;但也存在占地面积大、易堵塞、难以处理高浓度污水、易受气候地理条件限制等不足。怎样解决人工湿地存在的问题、保持人工湿地的长效运行、扩大人工湿地的应用范围是科技工作者必须面对和考虑的问题。近年来,随着人们对环境保护和湿地生态的日益重视,人工湿地在环保领域取得了长足发展,各种研究和创新不断涌现。现综述如下:2.1布水方式的改进人工湿地传统的布水方式有固定式喷灌、移动式喷灌、淹灌和沟灌,在大多数情况下,布水方式取决于当地的地形、土壤、植物和气候条件。为了使人工湿地水流均匀分布以及增加湿地的溶解氧研究人员开发了许多新型的布水方式。阶梯进水可避免处理床前部堵塞,使植物长势均匀,有利于后部的硝化脱氮作用;回流式可对进水进行一定的稀释,增加水中的溶解氧并减少出水中可能出现的臭味,促进填料床中的硝化和反硝化脱氮作用:综合式则一方面设置出水回流,另一方面还将进水分布至填料床的中部,以减少填料床前端的负荷。最近,科研人员还研究出一种新颖的辐射流人工湿地,水流由湿地的中心呈辐射状流向砾石床,在湿地的周边进行水的收集,此辐射流式布水能提高砾石基质的水力传导性『4’。.22水流方向的改进根据水流方向不同,传统的人工湿地分为平行流与下行流两种。己有相当数量的研究表明,平行流的传氧能力有限。下行流常采用分批进水的方式,污水由表面纵向流至床底,一批污水通过后,床体处于不饱合状态,氧由大气扩散至床体中,因此,较平行流系统具有较高的好氧处理能力。近年来,除平行流与下行流外,人们己开始对潮汐流进行研究。在这一类系统中,污水由下至上逐渐充满床体后,再被排出,排水的过程也是大气复氧的过程。空气中的氧经表面扩散和植物根系传输进人床体,床体上部处于微氧环境,再进水时,污染物可进行好氧降解。这种间歇流人工湿地可被视为一个复杂的微生物反应系统,附着于植物根系,以及砾石表面的微生物群落进行好氧或厌氧代谢,从而去除水中的污染物〔5。吉林建筑工程学院宋铁红