人工湿地污水处理技术及其在我国发展的现状与前景_于少鹏

第!卷第#期!$$%年#月地理科学进展&’()’*++,-)*()’.&/01234!!-24#56748!$$%!#$!$$9$:#%&’$!$$9##4()*+中国科学院重大湿地支持项目$;<=>!9$!%4,-./于少鹏$#:?!9%!男!在读博士!副教授!主要从事环境地学!湿地科学等方面的研究!发表文章#$余篇&*@6A3BCD#!%EC2FG4H2@0123456789:;<=>?@ABCDEF!#!$$%&’!$()*!#$+,-!$#4中国科学院东北地理与农业生态研究所!长春#$$#!#!4哈尔滨学院地理系!哈尔滨#I$$J$%GH人工湿地有着独具特色的净污机理’功能!正在不断地受到全球的重视&本文在国内外研究的基础上!简要介绍了人工湿地污水处理技术的机理’类型!对其优势与不足进行了系统的分析&作者对我国研究’应用现状和存在问题进行了阐述!认为我国发展人工湿地处理污水具有广阔的发展前景!对目前应当开展的工作提出了战略性的观点&IJKL人工湿地#污水处理技术#现状#前景MNOPQ>?$湿地是地球表层的地理综合体!是地表经常过湿或被浅水体$一般深度小于@%淹盖的部分!生长着水生(湿生生物群!土壤具有泥炭层或潜育层!所构成的水陆复合生态系统K#L&作为地球表层一类重要的地理综合体!其巨大的环境调节功能’生物多样性’旅游和科研等价值在!$世纪日益受到全球的关注&湿地可以分为自然湿地和人工湿地两大类&美国/6@@MN博士将人工湿地定义为)为了人类的利用和利益!通过模拟自然湿地!人为设计与建造的由饱和基质’挺水植物与沉水植物’动物和水体组成的复合体*K!L&鉴于人工湿地不断发展!作者将其概念归纳为)根据自然湿地的功能’特点!由人工建造并控制运行的湿地的总称*&人工湿地主要包括稻田’鱼虾蟹养殖塘’水库’运河和污水处理工程等系统$下文中的人工湿地专指污水处理工程类型%&随着对湿地功能’价值认识的不断深化!国际上对自然湿地的开发利用经历了过度开发(((有计划开发(((有计划开发与保育’恢复并举的过程&为在尽量减少对自然湿地利用的同时更有效地解决水污染问题!许多国家开始通过建设人工湿地来进行水质的净化和污水处理工作KL&#人工湿地污水处理技术概述!!6RSR#:I年!德国O6P&367HQ研究所的RN4;6SFM+MATM3博士在研究中发现芦苇能够去除污水中大量的有机和无机物质!随后开发出O6P9D367HQ,7CSASGSM&N2HMCC系统&#:??年由!期于少鹏等!人工湿地污水处理技术及其在我国发展的现状与前景#$%&’(提出了根区法#$采用栽种芦苇的水平潜流湿地使有机物降解%硝化反硝化去除)%沉淀去除*&%标志着人工湿地污水处理机理的初步萌芽’与此同时%美国的国家空间技术实验室研究开发了(厌氧微生物和芦苇处理污水#复合系统’此后%人工湿地处理污水技术不断完善%并于+,世纪-,).,年代在欧洲)美国)加拿大)日本等地得到了广泛的应用*人工湿地主要由人工基质$填料&和水生植物组成%目前对人工湿地的处理机理已经取得了基本一致的认识!利用系统中基质+水生植物+微生物的物理,化学)生物的三重协同作用%通过基质过滤)吸附)沉淀)离子交换)植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化-关于人工湿地中的基质)植物和微生物对有机物)))*)//)重金属)病原体等详细的处理作用%国内外已经有众多学者进行了详细的阐述01!!,2’!#!#$%&’()按照工程设计和水体流态的差异%人工湿地污水处理系统可以分为表面流湿地)水平潜流湿地和垂直流湿地三种主要类型%各类型在运行)控制等方面的诸多特征存在着一定的差异$表!&’其中%表面流湿地不需要砂砾等物质作填料%造价较低%但水力负荷较低’该类型在美国)加拿大)新西兰)瑞典等国有较多分布.水平潜流湿地的保湿性较好%对345,645等有机物和重金属等去除效果好%受季节影响小%目前在欧洲,日本应用较多0!!2.垂直流湿地综合了前两者的特点%但其建造要求较高%至今尚未广泛使用-*!+,-./0!12#$()34$%&!’()*%+,(-./+,,.0*,1(-2(31.+42.,56,.7%35!856789与传统污水处理手段相比%人工湿地污水处理技术有着自身独特的优势%同时也存在一定的不足-!787!优势$!&投资少%建设,运营成本低廉国内外研究实践表明%人工湿地处理污水的建设和运营成本低廉%并且易于维护0+%12-以我国部分系统为例%表+中的对比数据显示%其建设成本$吨污水投资&和运营成本$吨污水处理费&约为传统污水处理厂成本的!9!,!!9:左右%从而能够节省大量的资金%经济效益显著-$+&污水处理系统组合的多样性,针对性人工湿地污水处理系统一般由人工基质和水生植物两部分组成-+8!#$%&!卷人工基质又称为