湿地处理污水的研究_黄立南

湿地处理污水的研究黄立南蓝崇钰(中山大学生命科学学院,广州510275)摘要作为一项新兴的污水处理技术,近几年来,湿地在全世界范围内被广泛地研究和利用。国外大量的研究表明,各种类型的湿地都具有潜在的处理和净化污水的能力。利用湿地降低污水所载营养物被普遍认为是经济而有效的途径,最近更有报道建议开发人工湿地以减少自然水体中的氮素。关键词湿地,污水处理1引言海岸带海水的富营养化——因人类活动产生的废物而导致的营养富集,由于它能最终干扰正常的生物平衡,近年来成为全球环境面临的主要问题之一。内陆河流携带的大量营养物质的涌入,以及由于沿海地区工农业和旅游业的迅猛发展而导致空前大量的污水排放,是海岸带海水富营养化的两个主要原因,其中以前者更为突出。世界各地河流的污染主要是由于大量已部分处理的污水的排放所致。由于越来越多国家要求提高河流水质的呼声日益高涨,这种压力使对各种污水处理新技术的评估工作近年来得到全面展开。其中,湿地被普遍认为是一种前景光明的新兴污水处理技术,由于其低开发和维持费用、低能耗、高稳定性以及能提供良好的二次或三次处理等优点,目前已被许多国家的政府所采纳和利用。农耕区河流的营养输出问题早在50年代末期就已被科学家们所认识,但当时人们普遍认为,与污染地区的的污水排放相比,这种营养输出显得微不足道。但时至今日,随着化学肥料的广泛施用以及与此同时的污染地区污水排放的控制,农业已成为水生生态系统营养物质的主要来源。在许多国家,农业已成为河流最大的非点源污染者(non-point-sourcepolluter)。与工业污水和城镇生活污水有固定的起源地,因而可通过就地建造污水处理厂统一控制不同,农耕区的非点源污染必须通过一系列不同的策略来加以控制,其中湿地便是科学家们所优先考虑及最感兴趣的污水处理途径之一。在废水污染这个问题上,大多数西方工业化国家都经历了“忽视—受害—重视”这样一个过程。历史教训证明,“先污染后治理”是一条痛苦的道路,中国应当尽量避免走这条老路。考虑到我国目前已经有为数众多的河流湖泊遭受到不同程度的污染,更有些已到了严重影响当地居民正常生活的地步,采取必要措施控制废水污染已经刻不容缓。近些年来,世界各地纷纷掀起利用自然或人工湿地处理污水的热潮,多年的研究和实践证明,湿地对控制废水污染是行之有效而且经济实用的。遗憾的是,目前国内对湿地的研究基本上还是一片空白。本文以有限的篇幅介绍了国外对湿地处理污水的研究成果和进展,以及世界各国利用湿地的现状,希望引起国内同行们的兴趣。第15卷第2期1996年12月生态科学EcologicScienceVol.15No.2Dec.19962湿地处理污水的研究进展所谓湿地,是指具有足够贴近土壤表面(或表面以上)的水层,以维持土壤的浸润状态和厌氧的土壤环境,并维持着优势的水生植物的地方。湿地代表着陆生和水生环境的过渡,兼具有两者的特征。利用湿地处理工农业及城市生活污水,是过去十几年来相当数量的研究工作的主题。其中大量的工作集中于湿地系统去除污水中氮素的能力。大量的研究表明,湿地具有很强的处理污水的潜力。DeJong1976年利用一个长着Scirpuslacustris的实验塘处理源于某营地设施的生活污水,10d或更长的停留时间便可实现BOD5,COD近乎100%的去除;Small1979年利用一个浅水沼泽系统,估计8hm2的湿地具有日处理3.8×106L原污水的能力,使流入和流出水的BOD5水平分别为200mg/L和15mg/L;Boyt等1977年报道,沼泽系统能有效吸收已部分处理过的污水所载的营养物质,流经试验沼泽后,污水的营养水平与对照沼泽的相当甚至更低。由于农耕地区对河流的污染越来越严重,因而大量的研究工作也致力于湿地对农业废水的净化效应。Kitchens等认为,河流冲积平原湿地能出色地担当农业污水的营养窟的角色;Kemp证实,湿地能有效去除农业废水中的营养及沉积物;1991年Chescheir等报道,240hm2的湿地缓冲区能将1250hm2农业流域排灌水的TKN、NO3-N、P及其它颗粒去除79%以上。3湿地处理污水的机理3.1植被的过滤和吸收作用湿地植被能够担当过滤器角色,吸收和过滤污水所载营养物质。Cartter指出,沼泽系统具有非常高的生产力,原因是沼泽植被能有效过滤并捕获污水中的营养,进而存贮在其生物量中;Marshall也曾报道,接受污水的沼泽的植被生产力明显上升,缘因于它们对营养的有效吸收作用。3.2沉积作用由于湿地能将污水分散到巨大的面积,从而使污水流速减慢,促使污水中悬浮的营养颗粒或胶体沉降到底泥中。Boyt认为,湿地系统适合接受大量富含营养的污水的理由之一,是它促使污水悬浮物沉降。3.3物理吸附或交换作用湿地系统中的土壤、植被以及各种藻类参与了对污染物的吸附及交