人工濕地污水處理技術(shù)

《湖南水利水電)2011年第4期人工濕地污水處理技術(shù)李強胡卓詹鷳(長(cháng)沙梅溪湖實(shí)業(yè)有限公司 長(cháng)沙市410205) (中南林業(yè)科技大學(xué) 長(cháng)沙市410004)[摘要]文章敘述了人工濕地污水處理技術(shù)的定義、形式、組成、原理。人工濕地作為一個(gè)特殊的濕地系統,是正在不斷得到研究應用和發(fā)展的污水處理實(shí)用新技術(shù),具有投資低、出水水質(zhì)好、抗沖擊力強、增加綠地面改善和美化生態(tài)環(huán)境、操作簡(jiǎn)單、維護和運行費用低廉等優(yōu)點(diǎn)。這項技術(shù)適合我國國情,尤其適合廣大農村、中小城市的污水處理,具有極廣闊的應用前景。[關(guān)鍵詞]人工濕地污水處理濕地組合 去除機理藝形態(tài)的人工濕地往往不能完全滿(mǎn)足污水處理的要求,因1人工濕地定義此復合型人工濕地是人工濕地建設的常態(tài)化工藝組合。人工濕地與天然濕地是兩個(gè)不同的概念，實(shí)際工作2.2 人工濕地的組成中,常有混淆。根據<人工濕地污水處理工程技術(shù)規范>人工濕地污水處理系統是- - 套復雜的、完善的生物(HJ 2005- 2010)文件的界定,人工濕地系指“人工筑成水凈化處理系統 ,其主要組成要件有3個(gè),分別是植物、微池或溝槽,底面鋪設防滲漏隔水層.充填-定深度的基質(zhì)生物及微型生物、基質(zhì)問(wèn)。層,種植水生植物,利用基質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、其植物系指高等維管束植物,包括挺水植物、浮水植生物三重協(xié)同作用使污水得到凈化”的一種工程構造體"。物 、浮葉植物和沉水植物等。而天然濕地系指有高等生物(包括動(dòng)植物及微生物)的水其微生物、微型生物系指植物根系周?chē)膮^系微生環(huán)境,包括沼澤、淺水湖泊、自然河道、水域湖濱帶、農田、物 、基質(zhì)表面生物膜及周邊的微生物,包括細菌、原生動(dòng)濱水公園等。物、次生動(dòng)物、浮游植物、浮游動(dòng)物等。其基質(zhì)系指人工濕地池床中填充的沙礫、碎石或土2人工濕地的形式和組成壤,主要起到支撐高等植物生長(cháng),基質(zhì)表面附著(zhù)微生物形2.1人工濕地 的形式成生物膜的作用,是人工濕地凈化污水的主要部件之一。按照人工濕地污水流動(dòng)方式，將人工濕地分為表面在實(shí)際運行中,人工濕地系統的水質(zhì)凈化功能并不僅流人工濕地和潛流人工濕地。潛流型人工濕地有水平流僅是基質(zhì) 植物、微生物各自?xún)艋δ芎?jiǎn)單加合的結果。筆(Horizontal flow)和垂直流(Vertical flow)兩種形式。垂直流者認為 ,人工濕地的本質(zhì)之一就是將基質(zhì)、植物、微生物以人工濕地又可分為下行垂直流流人工濕地(Down flow合 適的構型和配比組合在一起并形成人工生態(tài)系統,從而constructed weland)和上行垂直流流人工濕地(Up flow發(fā)揮 出“1+1+1>3”的系統效應,達成高效持續的凈化效果。constructed wetland)兩類(lèi)網(wǎng)。按照人工濕地工程工藝組合方3人工濕地系統內污染物的去除機理式,可分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地以及復合型人工濕地。人工濕地污水處理是-一個(gè)化學(xué)處理、物理處理和生復合型人工濕地系指,將不同類(lèi)型的人工濕地工藝，物處理 相結合的過(guò)程。其化學(xué)處理過(guò)程是氧化分解,物理根據場(chǎng)地、氣候環(huán)境、水質(zhì)參數及達標要求等客觀(guān)條件進(jìn)處理過(guò)程是過(guò)濾和吸附牛物外理討程是吸收利用和分行系統、優(yōu)化組合,使其達到最優(yōu)的凈化和處理效果,其解。 人工濕地中國煤化工s物(環(huán)境影響主所設計和建造出來(lái)的人工濕地即復合型人工濕地。力因子)主要)MHCN M H G(BOD .COD)、不同工藝類(lèi)型都有其所針對處理的污染形態(tài),單一工重金 屬及病原物。8.李強胡卓詹鵬1/人工濕地污水處理技術(shù)(1)氮的去除。根系表面則可能富集反硝化菌,實(shí)現反硝化脫氨0.1。氮是影響水體富營(yíng)養化的主要因子,影響水體水質(zhì)(5)重金屬的去除。的指標主要為總氮(TN)和氨氮(NH;N)。污水中,含氮化人工濕地對重金屬的去除主要集中在植物對重金屬合物主要是以有機氮,如蛋白質(zhì)、尿素、胺類(lèi)化合物、硝基的去除作用上,包括植物的穩定、生物富集和攝取吸附?；衔镆约鞍被岬刃问酱嬖诘?，此外也含有少數的氨另外還可以通過(guò)植物揮發(fā)、甲基化等作用達到目的。另-態(tài)氮如氨氣(NH,)及銨(NH+)等。方面,就是濕地填料對重金屬的固著(zhù)和吸附凹。氮的去除主要依靠硝化/反硝化反應、氨氣揮發(fā)、氨4人工濕地的組合與運行機理化、植物吸收和填料附著(zhù)幾種形式。微生物分解有機氮化合物產(chǎn)生氨的過(guò)程稱(chēng)為氨化作完整的人工濕地污水處理系統-般由預處理工藝、用,很多細菌、真菌和放線(xiàn)菌都能分解蛋白質(zhì)及其含氮衍前處理工藝、主體處理工藝和末端處理工藝4個(gè)部分組成。生物，其中分解能力強并釋放出氨的微生物稱(chēng)為氨化微不同類(lèi)型的污水其處理工藝組合不盡相同,一些工程的生物,在氨化微生物的作用下,有機氮化合物分解、轉化預處理和前處理工藝合二為- - ,或沒(méi)有末端處理工藝。為氨態(tài)氮。.組成復合型人工濕地的工藝形式主要有以下幾類(lèi)，硝化反應是在好氧條件下,硝化細菌將銨離子(NH*)其所針 對處理的污染物及機理如下。轉化為硝酸鹽氮(NO;)和亞硝酸鹽氮(NO;)的過(guò)程,以利4.1 預處理系統植物的吸收和利用。在實(shí)際工程中，預處理系統屬于污水進(jìn)人人工濕地反硝化反應是指在無(wú)氧的條件下，反硝化菌將硝酸污水處理系統前的物理處理工藝,一般包括欄污格柵、緩鹽氮(NO; )和亞硝酸鹽氨(NO2)還原為氮氣,并部分釋放沖池沉沙池及快速滲濾池等。實(shí)際工程中,往往結合相到空氣中的過(guò)程。關(guān)工藝進(jìn)行，如緩沖池結合沉沙池建造。人工工地污水處理系統中氮的去除過(guò)程，是一個(gè)通4.2 前處理系統過(guò)氮的氨化硝化/反硝化作用,將高分子復雜的有機氮轉前處理系統是指人工濕地污水處理工程的前端(或化為低分子簡(jiǎn)單的無(wú)機氮，再將無(wú)機氮轉化為可消耗分稱(chēng)前段)處理工藝,其主要作用是通過(guò)生物降解,降低污解、吸收利用和揮發(fā)的離子態(tài)氮的過(guò)程網(wǎng)。染負荷分解大顆粒污染分子,將復雜的有機物轉化為簡(jiǎn)另外,一些形態(tài)穩定不易分解的氮體,會(huì )為填料表層單的無(wú)機物等。常見(jiàn)的前處理工藝包括生物塘、水解酸化所形成的生物膜吸附并附著(zhù),截留于人工濕地的填料中。池、接觸氧化池等。(2)磷的去除。4.3 人工濕地污水處理主體工藝污水中的磷主要是以有機磷和無(wú)機磷兩種形式存此處所說(shuō)的主體處理工藝即表面流人工濕地、垂直在,其去除途徑主要包括微生物同化、填料吸附、植物吸潛流人工濕地及水平潛流人工濕地3種工藝類(lèi)型。一般收及污泥沉淀幾種形式。而工程實(shí)際及理論研究均表明,主處理工藝所占面積約為整個(gè)工程面積的60%70%左污水中磷的去除是以填料吸附及污泥沉淀為主”。右,所以稱(chēng)為主體處理工藝。(3)懸浮物的去除。(1)表面流人工濕地。懸浮物(SS)的去除主要通過(guò)填料的過(guò)濾、污泥沉淀表面流人工濕地指污水在基質(zhì)層表面以上,從池體及根系附著(zhù)來(lái)完成。高水力負荷人工濕地污水處理系統進(jìn)水端水平流向出水端的人工濕地。中的藻類(lèi)物質(zhì)及ss的去除率可以達到99.93%。表面流人工濕地的水力負荷較低,對水體的凈化處理(4)有機污染的去除。效果有限。其主要通過(guò)構建好氧生態(tài)環(huán)境來(lái)降解水體污染，人工濕地系統中，不溶性的有機物主要通過(guò)物理反并利用植物根系莖表組織等器官的吸收作用來(lái)去除部分應,如濕地的沉淀、過(guò)濾作用而被截留;可溶性的有機物富營(yíng)養物質(zhì),沉淀部分絮狀物以達到凈化水質(zhì)的目的叫。則通過(guò)系統填料及植物根系表層所街生生物膜的吸收、表面流人工濕地的表面水力負荷為<0.1m)/m2}d,實(shí)吸附及生物降解過(guò)程而被分解去除。其分解降解的過(guò)程際操作時(shí),具體的水力負荷還應根據水質(zhì)情況考慮。由多種微生物通過(guò)好氧和厭氧代謝來(lái)完成。(2)垂直潛流人工濕地。在人工濕地系統中,基質(zhì)、植物、微生物各自都具有污垂直潛流人工混地縣指污水垂百浦討池體中基質(zhì)層染物凈化功能,例如采用爐渣為基質(zhì)的人工濕地系統具有的人工濕地。TYH中國煤化工較強的除磷效果;選擇蘆葦、風(fēng)車(chē)草等為濕地配置植物,可垂直潛流cN MHG縱向流向填料.在植物速生期吸收、脫離大量的氮磷;而濕地基質(zhì)和植物床的底層,床體處于相對不飽和狀態(tài)，因此,氧氣可通過(guò)29李強胡卓詹鵬/人工濕地污水處理技術(shù)污水的垂直滴落、大氣擴散與植物的傳輸進(jìn)入濕地系統,(2)人工濕地的建設要注重其環(huán)境效應和社會(huì )效應。使系統滿(mǎn)足好氧處理的要求，使系統內污染處理處于硝提倡人工濕地建設的景觀(guān)化和功能化,使人工濕地在具備化反應的過(guò)程啊。污水處理功能的同時(shí)還能改善周邊環(huán)境,提升社區品質(zhì)。據研究結果顯示，垂直潛流人工濕地對氨氮的去除(3)全國農村環(huán)境污染防治規劃綱要(2007~2020年)效果較好。其所選擇的填料粒徑在(1.0~2.0) cm之間。提出,要在我國的廣“大農村進(jìn)行污水處理的推廣與應用，(3)水平潛流人工濕地。而人工濕地正是其推廣的模式之一。因此,切合我國農村水平潛流人工濕地是指污水在基質(zhì)層表面以下,從環(huán)境實(shí)際，結合農村具體條件,探討出一套切實(shí)有行的農池體進(jìn)水端水平流向出水端的人工濕地。村污染人工濕地綜合整治方案將是其推廣應用的當務(wù)水平潛流人工濕地的填料系統,處于底部厭氧、中部之急。兼氧和上部好氧的狀態(tài)，適宜濕地系統內微生物的好氧和厭氧代謝,對各種有機污染的處理效果相對較好凹。水參考文獻平潛流人工濕地的填料粒徑在(2.0~6.0) cm之間。1 HJ 2005- -2010.人工濕地污水處理工程技術(shù)規范[S]北京:中國環(huán)境科學(xué)出顛社,2011.4.4 后處理人工濕地系統的后處理工藝，也叫末端處理工藝,通.2吳振斌.復合垂直流人工濕地[M].北京:科學(xué)出版社,008:3.3劉雯,崔理華.水平流-垂直流復合人工濕地系統對污水的凈化效常起到殺菌消毒.強化出水水質(zhì)、改善景觀(guān)效果等的作用。果研克[].農業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2004,23(3):604 606.常用的工藝主要包括表流濕地和好氧生物塘(水景塘)4楊文好,王德建厭氧池~兩級復合型潛流人工濕地工藝設計[].環(huán)造景、沙濾池過(guò)濾、紫外線(xiàn)消毒或配藥消毒等。境科學(xué)2010,23(3);:1-4.5汪俊三人工濕地污水處理技術(shù)[M].廣州:華南環(huán)境科學(xué)研究所,5人工濕地需要注意的因素2007:20-25.(1)防滲。6盧少勇,金相燦人工濕地氮的去除機理[I生態(tài)學(xué)報,2006,26(8):對于以水源補給為目的的人工濕地，滲漏會(huì )導致補2670-2677.7盧少勇,金相燦人工濕地的磷去除機理[門(mén).生尚環(huán)境,2006,15(2);:給水源不足,降低濕地的功能;對于以污水處理為目的的391-396.人工濕地,滲漏會(huì )導致地下水源的污染,因此,任何一個(gè)8汪俊三,草環(huán).高水力負荷人工濕地處理富管養化湖水[J].中國給水人工濕地的建設,都必須考慮防滲防漏呵。排.2005,21(2):1-4. .人工濕地防滲的方式有素混池底、鋼混池底、素土夯9 湯顯強,黃歲棵，人工濕地去污機理及其四內外應用現狀[].水處理實(shí)+土工膜防滲等。.技,2007,33(2):9-13.10崔理華,朱夕珍:煤渣草炭基質(zhì)垂直流人工濕地系統對城市污水(2)植物的栽植。人工濕地中的填料只為植物的生長(cháng)提供固著(zhù)的基的凈化效果[J生態(tài)應用學(xué)報,2003, 14(4):597- -600.質(zhì),其營(yíng)養的來(lái)源主要依靠水體補充。實(shí)際工程中,很多11徐德福,李映雪.用于污水處理的人工濕地的基質(zhì)植物及笑配置人都采取在濕地填料表層覆土栽植的方式，這樣的結果[{]濕地科學(xué)20075(1);32 -37.12實(shí)磊,周永章.酸礦水中重金屬人工濕地處理機理研究[小.環(huán)境科是導致濕地系統的堵塞”。學(xué)與掛術(shù)2002911)191)1111(3)維護管理。.13耿琦鵬,洪劍明.人工濕地凈化污水機理研究進(jìn)展[].南水北調與植物裁植完成后的人工濕地水位控制和管理是影響水利科技,2006,4(5);43-. -45.植物成活的關(guān)鍵調。一般在栽植后的(10~15) d,以(3~5)14蘆秀青.垂直流人工濕地水力學(xué)規律與數學(xué)模型研完[D].式漢:華cm的淺水管護為主。待植物生長(cháng)恢復并開(kāi)始分生分蘗開(kāi)中科技大學(xué),2010.15汪俊三.桂物碎石床人工濕地污水處理技術(shù)和我的工程案例[M].始,水位降低平至填料表面。后期正常管理階段,可以將北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社2009.水位降到填料表層(3-5) cm以下。16昊振斌復合垂直流人工濕地[M].北京:科學(xué)出版社,2008.正常管理階段的植物,根據植物生長(cháng)長(cháng)勢,每年清理17雷明,事凌云人工濕地土壤堵塞現象及機理探討{小.工業(yè)水處理,1~2次。第一次為生長(cháng)高峰期的7~8月，第二次為次年開(kāi)2004,24(10):9-12.春萌發(fā)前的1~2月。只清理一次的,以初春為主。.18蚓紅,劉學(xué)燕人工濕地桂物系統優(yōu)化管理研究[J].農業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2004,23(5);1 003-1 008.6結語(yǔ)中國煤化工a期:2011-06-21)(1)人工濕地作為一門(mén)新興的學(xué)科和應用技術(shù),對YHCNMH G .于我國生態(tài)型社區的建設具有非常重要的意義和作用。30.