人工湿地在处理污水中的应用_丁疆华

农业环境保护2000,19(5):320～封三Agro_environmentalProtection人工湿地在处理污水中的应用丁疆华1,舒强2(1.中山大学环境科学系,广州510275;2.江西省环境保护科学研究所,南昌330029)摘要:介绍了人工湿地的构成和特点,阐述了人工湿地的净化机理和应用及对废水中的污染物质氮、磷、有机物的去除过程,提出人工湿地这种处理污水的方法具有良好的实用价值和应用前景。关键词:人工湿地;污水处理;污染物去除中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1000-0267(2000)05-0320-02收稿日期:1999-11-23来水※格栅※沉砂池※沉淀池※氧化塘※人工湿地※出水1人工湿地人工湿地(Constructedwetland)是为处理污水而人为设计建造的,是本世纪七八十年代发展起来的新型废水处理工艺。它根据自然湿地生态系统中物理、化学、生化反应的协同作用来处理废水,一般由人工基质(一般为碎石)和生长在其上的水生植物(如芦苇、茳芏等)组成,是一个独特的土壤-植物-微生物生态系统。人工湿地可以促进废水中植物营养素的循环,使废水中所含的有用物质以作物生产形式再利用,能绿化土地,改善区域气候,促进生态环境的良性循环。简而言之,具有“一高三低一不”的特点,即高效率、低投资、低运转费用、低维持技术,用地少和基本不耗电。根据废水流径的方式,人工湿地可分为表面流湿地(SFW)、潜流湿地(SSFW)、立式流湿地(VFW)。表面流湿地与自然湿地最为接近,废水在填料表面漫流,绝大部分有机物的降解由位于植物水下茎秆上的生物膜来完成,但这种类型未能充分发挥填料和丰富的植物根系的作用,卫生条件也不好;潜流湿地是水在填料表面下潜流,充分利用整个系统的协同作用,且卫生条件较好,占地小,处理效果较好;立式流湿地水流情况综合了表面流湿地和潜流湿地的特点,但其建造要求高,又易孳生蚊虫。故人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。2净化机理及应用2.1净化机制人工湿地对废水的处理有十分复杂的净化机理,现在仍未完全弄清楚。一般认为人工湿地成熟以后,填料表面吸附了许多微生物形成的大量生物膜,植物根系分布于池中,于自然生态系统中通过物理、化学及生化反应三重协同作用净化污水。物理作用,主要是过滤、沉积作用。土壤-植物是一个活的过滤器,污水进入湿地,经过基质层及密集的植物茎叶和根系,可以过滤、截留污水中的悬浮物,并沉积在基质中。化学反应,由于植物、土壤-无机胶体复合体、土壤微生物区系及酶的多样性,人工湿地中可以发生各种化学反应过程如化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗、氧化还原反应等,这些化学反应的发生主要取决于所选择的基质类型。一般而言,含有机质丰富的基质有助于吸附各种污染物;含CaCO3较多的石灰石有助于磷的去除。生化反应,对于去除有机污染物主要依赖于系统中的生物。首先,所有人工湿地都类似于附着生物膜的反应器,有机物质被填料吸附后,可以通过生物的同化吸收和异化分解去除。其次,根据德国学者KickuthR.1977年提出的根区法理论,由于生长在湿地中的挺水植物对氧的运输、释放、扩散作用,将空气中的氧转运到根部,再经过植物根部的扩散,在植物根须周围微环境中依次出现好氧区、兼氧区和厌氧区,有利于硝化、反硝化反应和微生物对磷的过量积累作用,达到除氮、磷效果,另一方面通过在厌氧条件下有机物的降解、或开环、或断键成简单分子、小分子,提高对生物难降解有机物的去除效果。因而生化反应对净化污水起重要作用。2.2人工湿地的应用人工湿地处理系统设计为确保人工湿地生态系统的稳定性,增加湿地处理寿命及处理能力,一般都要增加预处理及后处理设施。预处理可以防止污水在贮存、输送过程中发生臭气,防止未经处理的污水污染土壤及地下水或污染植物。这些处理设施与人工湿地可以有不同的组合以达到不同的去除目的。预处理部分包括格栅、沉砂池、沉淀池、稳定塘等。人工湿地系统一般工艺流程如下:植物是人工湿地的重要组成部分,人工湿地系统中植物代替曝气机输氧,同时也为碎石等基质内微生物群落创造了有利的活动场所。张甲耀等人的试验表明[1],有植物系统的人工湿地总氮(TN)的去除率明显高于无植物系统的。设计中多选择高等水生维管植物作人工湿地的植物,一般要求耐污能力强、根系发达、茎叶茂密、抗病虫害能力强且有一定经济价值的植物。我国第一个人工湿地污水处理工程———深圳白泥坑人工湿ApplicationofConstructedWetlandsforWastewaterTreatmentDINGJiang-hua1,SHUQiang2(1.TheDepartmentofEnvironmentalSciences,ZhongshanUniversity,Guangzhou,510275;2.TheResearch