人工湿地污水处理技术及其在我国的应用_孙桂琴

人工湿地污水处理技术及其在我国的应用孙桂琴1,董瑞斌1＊,潘乐英2,王见华3(1.南昌大学环境科学与工程学院,南昌330029;2.江西省乐安县建设环保局,乐安344300;3.江西赣江职业技术学院,南昌330108)摘要:人工湿地作为近20年来发展起来的一种廉价的替代传统污水处理技术的方案,越来越受到世界各国的普遍重视。与传统的污水处理法相比,人工湿地具有基建和运行费用低,操作与维护简单等优点。介绍了人工湿地污水处理技术的机理和优缺点,以及人工湿地在我国的研究和应用,并对其未来的发展趋势和可能改进的方向做了分析。关键词:人工湿地;污水处理;应用中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1003-6504(2006)增-0144-04人工湿地(ConstructedWetland)是20世纪70～80年代发展起来的新型废水处理工艺,人工湿地是由一些浮水或潜水性植物以及处于水饱和状态的基质层和生物组成的复合体,通过一系列生物、物理、化学过程实现对污水的净化。人工湿地具有基建和运行费用低,出水水质好、对氮、磷等营养物质去除能力强、维护管理简便、耐冲击负荷强、能耗少、适于处理间歇排放的污水和具有美学价值等优点[1-2]。它利用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,在促进废水中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,获得污水处理与资源化的最佳效益,是一种同时具有环境效益、经济效益及社会效益的废水处理技术,适合于水量不大、水质变化不很大、管理水平不很高的城镇的污水处理[3]。自从人工湿地污水处理系统于20世纪70年代初首次在西德投入使用后,因其优越的性能,获得较快发展,并在全球特别是发达国家迅速推广开来。我国1988年建立了第一个人工湿地系统后,在人工湿地净化机理、系统控制、设计及运行参数等方面均取得可喜的进展。1人工湿地的含义和优缺点湿地是介于陆地和水生环境之间的过渡带,是一种具有多种功能和使用价值的生态系统。人工湿地处理系统是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能,且可人为监督控制的废水处理系统,是一种集物理、化学、生化反应于一体的废水处理技术;一般由人工基质和生长在其上的水生植物组成,是一个独特的土壤、植物、微生物综合生态系统。实际设计过程中,为确保人工湿地生态系统的作者简介:孙桂琴(1979-),女,硕士研究生,从事环境生物技术方向的研究;通讯作者:董瑞斌(电话)0791-8033791(电子信箱)rbdong@ncu.edu.cn。稳定性,增加湿地处理寿命及处理能力,往往将湿地多级组合或附加一些预处理、后处理设施构成完整的污水处理系统。人工湿地污水处理系统按水流方式和主要植物类型可分为6种不同的类型或系统,见表1[4]。表1人工湿地污水处理分类及其特点分类方式人工湿地种类特点水流方式地表流湿地类似于沼泽,污水以较慢速度从湿地表面流过,具备投资少、操作简单、运行费用低等优点,但占地大,水力负荷率小,净化能力有限,湿地中的O2来源于水面扩散与植物根系传输,系统运行受气候影响大,夏季易孳生蚊子、苍蝇等。潜流湿地污水从一端水平流过填料床,其由一个或多个填料床组成,床体填充基质,床底设防水层。水力负荷与污染负荷较大,对BOD、COD、SS及重金属等处理效果好。O2源于植物根传输,少有恶臭与蚊蝇现象,但控制相对复杂,脱N和P效果欠佳。垂直流湿地污水从湿地表面纵向流向填料床底,床体处于不饱和状态,O2通过大气扩散和植物传输进入湿地。硝化能力强,适于处理氨氮含量高的污水,但处理有机物能力欠佳,控制复杂,落干/淹水时间长,夏季易孳生蚊蝇。主要植物浮水大型植物系统以浮水植物为主,植物繁殖能力强,可通过光合作用由根系向水体放氧,可通过植物吸收有效去除N、P及重金属等污染物;浮水植物目前主要用于N和P的去除和提高稳定塘的效率。挺水大型植物系统以挺水植物为主,植物根系发达,可通过根系向基质送氧,使基质中形成多个好氧、兼性厌氧、厌氧小区,利于多种微生物繁殖,便于污染物的多途径降解;目前人工湿地主要指挺水植物系统。沉水植物系统以沉水植物为主,该系统还处于试验阶段,主要用于初级处理与二级处理后的精处理。2人工湿地净化废水的机理2.1基质、植物和微生物在系统中的作用(1)基质人工湿地中的基质又称填料、滤料,是人为设计的、由不同大小颗粒的砾、沙、土等按一定的厚度铺成的供植物生长、微生物附着的床体。它一般由土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣等构成。基质是污水处理的主要场所,也是微生物的主要载体,同时·144·环境科学与技术第29卷增刊2006年8月DOI:10.19672/j.cnki.1003-6504.2006.s1.056又可以为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质,当这些营养物