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人工濕地污水處理技術(shù)及應(yīng)用前景分析

2017-09-09 14:52張璐
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年25期
關(guān)鍵詞:污水處理技術(shù)人工濕地類(lèi)型

張璐

摘 要:人工濕地是由人工打造的生態(tài)系統(tǒng),其可以作為一種新型污水處理技術(shù)來(lái)對(duì)生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)行有效處理,人工濕地在處理污水過(guò)程中主要是將物理方法、化學(xué)方法和生物方法有效結(jié)合,具有低能耗、高效的特點(diǎn)。文中從人工濕地污水處理技術(shù)概述入手,分析了人工濕地去污原理,并進(jìn)一步對(duì)人工濕地污水處理技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用進(jìn)行了具體闡述。

關(guān)鍵詞:人工濕地;污水處理技術(shù);類(lèi)型;去污原理;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)25-0156-02

前言

隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展,近年來(lái)我國(guó)水體呈現(xiàn)出嚴(yán)重污染的態(tài)勢(shì),特別是水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重,不僅破壞了水體的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),而且還打破了水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡,導(dǎo)致水體中藻類(lèi)瘋長(zhǎng),水體功能不斷弱化,對(duì)人和水生動(dòng)物的生存和發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。這也使人們加大了對(duì)生活污水和工業(yè)廢水深度處理的研究力度。當(dāng)前人工濕地污水處理技術(shù)在深度處理生活污水和工業(yè)廢水方向的應(yīng)用是生物治理的重要研究?jī)?nèi)容,而且取得了一定的成效。人工濕地在對(duì)污水處理方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

1 人工濕地污水處理技術(shù)概述

人工濕地是模擬自然濕地由人工建造和控制,并以人工濕地填料作為基礎(chǔ),種植特定濕地植物,從而形成人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。因此可以充分的利用人工濕地生態(tài)系統(tǒng)中的化學(xué)作用、物理作用和生物作用來(lái)對(duì)污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有害污染物進(jìn)行吸收分解,實(shí)現(xiàn)污水的高效凈化。而且利用人工濕地來(lái)對(duì)污水進(jìn)行深放處理,可以充分的發(fā)揮出資源的生產(chǎn)潛力,防范環(huán)境的二次污染,對(duì)于一些污水處理量不大及管理水平不高的城市非常適合,能夠有效的解決這類(lèi)城市存在的生態(tài)問(wèn)題。

當(dāng)前人工濕地可以分為幾大類(lèi),具體包括表流人工濕地、潛流人工濕地、垂直流人工濕地。表流人工濕地主要特點(diǎn)是水位線處于地面以上,在水里種植植被,而且植被沒(méi)出水位線,在這種類(lèi)型的人工濕地中,由于污水僅在基層表面流過(guò),因此對(duì)N、P的去除率處于較低水平。潛流人工濕地中由于水位在地面以下,水流通過(guò)基質(zhì)透入到床底。這種情況下,污水通過(guò)基質(zhì),能夠與生長(zhǎng)在基質(zhì)表面的微生物充分進(jìn)行接觸,有效的提高了污染物的去除率。而且污水處于地表下進(jìn)行流動(dòng),衛(wèi)生條件相對(duì)較好,這種濕地處理系統(tǒng)具有非常好的應(yīng)用前景。垂直流濕地中,污水會(huì)隨著水流垂直流動(dòng),通過(guò)濕地后,會(huì)流入到出水端底部的集水管,并排出系統(tǒng),相較于其他兩種系統(tǒng),這種系統(tǒng)需要較高的基建水平,在實(shí)踐中應(yīng)用相對(duì)較少。

2 人工濕地去污原理分析

2.1 人工濕地凈化污水的原理

人工濕地對(duì)污水進(jìn)行深度處理時(shí),其主要是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物三重作用來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化污水的效能。因此濕地系統(tǒng)要求的洼地不僅要具有一定的長(zhǎng)度比例,同時(shí)底面還有一定的坡度,利用土壤和填料混合來(lái)作為填料床,凈化過(guò)程中污水會(huì)流動(dòng)于床體的填料縫隙中,或是在床體表面流動(dòng)。還要根據(jù)基質(zhì)填實(shí)的材質(zhì)和粒徑配比來(lái)選擇適宜的凈水植物進(jìn)行種植,從而將其打造成為一個(gè)獨(dú)立的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境,污水經(jīng)過(guò)濕地系統(tǒng)后,經(jīng)過(guò)了沉積、過(guò)濾、吸附和分解等作用達(dá)到凈化的效果,從而完成濕地對(duì)污水的有效處理。

2.2 人工濕地污水處理技術(shù)的去污機(jī)理

2.2.1 對(duì)COD和BOD的去除機(jī)理。在去除污水中的有機(jī)污染物時(shí),可以利用潛流型人工濕地較強(qiáng)的降解能力,達(dá)到良好的降解效果。同時(shí)利用植物根系中生物膜的吸收和代謝來(lái)分解可溶性有機(jī)物。

2.2.2 對(duì)氮的去除機(jī)理。在污水的氮去除過(guò)程中,主要是利用人工濕地中植物吸附功能和離子交換作用,更好的發(fā)揮微生物的硝化功效和反硝化作用來(lái)實(shí)現(xiàn)去除氮的目的。在濕地系統(tǒng)中,植物能夠向根部輸送氧氣,以此來(lái)在濕地內(nèi)部產(chǎn)生連續(xù)的缺氧、厭氧和好氧的狀態(tài),以此來(lái)形成諸多串聯(lián)或并聯(lián)的處理單元,并同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化操作,不僅能夠有效的去除氮,而且對(duì)復(fù)雜的有機(jī)物也能夠達(dá)到有效的降解目的。

2.2.3 磷的去除機(jī)理。利用人工濕地去除磷過(guò)程中,主要是通過(guò)植物、微生物及填料床三者的協(xié)同作用共同達(dá)到去除磷的目的。這其中吸附與化學(xué)沉淀發(fā)揮出非常重要的作用。在濕地系統(tǒng)中去除磷過(guò)程中會(huì)受到較多因素的影響,這其中植物對(duì)于污水中可溶性磷酸鹽的去除發(fā)揮著重要的作用,主要是發(fā)揮植物的吸收和同化作用,將其合成為相應(yīng)的有機(jī)成分,通過(guò)收割植物來(lái)達(dá)到去除磷的目的。

2.2.4 重金屬的去除機(jī)理。利用人工濕地去除重金屬過(guò)程中,主要是依賴于植物的吸收、微生物的富集、基質(zhì)的吸附沉淀等來(lái)達(dá)到去除的目的。而且在具體操作過(guò)程中,還需要設(shè)置必要的前處理和后處理設(shè)施,與人工濕地一起共同構(gòu)成人工濕地污水處理系統(tǒng)。

3 人工濕地污水處理技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用

3.1 人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

利用人工濕地來(lái)對(duì)污水進(jìn)行處理,不僅工程建造具有較好的經(jīng)濟(jì)性,而且設(shè)備維護(hù)更為簡(jiǎn)單,相較于普通污水處理廠的成本,人工濕地污水處理系統(tǒng)建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本僅為其百分之十左右,因此具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益,可以大面積進(jìn)行推廣使用。

在當(dāng)前人工濕地污水處理系統(tǒng)中,其組成主要為人工基質(zhì)及水生植物,這其中人工基質(zhì)能夠選擇的范圍較大,許多材料都能夠作為填料,但不同的填料組成的基質(zhì)其去污能力也存在一定的差異,因此在選料時(shí),需要針對(duì)污染物種類(lèi)和性質(zhì)來(lái)選擇適宜的填料組織,以便于達(dá)到良好的污水處理效果。在人工濕地污水處理系統(tǒng)中,水生植物種類(lèi)具有多樣性特點(diǎn),不同的水生植物對(duì)污染物凈化能力也不相同,因此要選擇適宜的水生植物,從而提升濕地對(duì)污水的凈化能力。

利用人工濕地處理污水過(guò)程中,當(dāng)進(jìn)水濃度處于較低水平時(shí),其對(duì)COD、氮、磷、農(nóng)藥及重金屬的去除率都達(dá)到了較高的水平,優(yōu)于傳統(tǒng)的污水處理工藝,具有較強(qiáng)的去污能力。

3.2 人工濕地污水處理技術(shù)的不足endprint

相較于傳統(tǒng)污水處理工藝,利用人工濕地來(lái)對(duì)污水處理具有較多的優(yōu)勢(shì)。但由于人工濕地處理污水機(jī)理具有一定的特殊性,在具體污水處理過(guò)程中容易受到氣候環(huán)境變化的影響,特別是在我國(guó)北方地區(qū),冬季會(huì)對(duì)濕地污水處理功能帶來(lái)較大的限制。而且在人工濕地污水處理過(guò)程中,其主要是儲(chǔ)存于自身系統(tǒng)來(lái)完成去污凈化,隨著重金屬及有機(jī)物的不斷累積,會(huì)有大量微生物繁殖生長(zhǎng),這種情況下一旦維護(hù)操作不合理,則會(huì)導(dǎo)致淤積問(wèn)題發(fā)生,降低水體的傳導(dǎo)性和處理效用。同時(shí)還要定期對(duì)基質(zhì)進(jìn)行去污處理,避免水體中基質(zhì)飽和情況下失去去污能力。

3.3 人工濕地污水處理系統(tǒng)的工藝流程

人工濕地污水處理系統(tǒng)由預(yù)處理單元和人工濕地單元組成。通過(guò)合理設(shè)計(jì),可將BOD5、SS、營(yíng)養(yǎng)鹽、原生動(dòng)物、金屬離子和其他物質(zhì)處理達(dá)到二級(jí)和高級(jí)處理水平。預(yù)處理的目的主要是減少污水中的懸浮物,防止?jié)竦靥盍隙氯?,確保人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,增加濕地處理壽命和處理能力。其設(shè)施包括格柵、沉砂池、沉淀池。人工濕地系統(tǒng)一般工藝流程如下:污水→格柵→沉砂池→沉淀池→人工濕地→出水。

3.4 人工濕地在我國(guó)的應(yīng)用前景

利用人工濕地對(duì)污水處理,作為一種全新的污水處理方式,無(wú)論是從投資,還是從日常運(yùn)行費(fèi)用方面考慮,其都具有非常好的經(jīng)濟(jì)性,可謂是集環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益于一體。但基于當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平,當(dāng)前利用人工濕地來(lái)處理污水過(guò)程中二級(jí)處理工藝和三級(jí)處理工藝的普及和推廣還存在較大的難度。雖然我國(guó)地域遼闊能夠有效解決人工濕地占地面積大的問(wèn)題,但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,還應(yīng)該盡量的節(jié)約土地,盡可能的選擇荒廢的地段來(lái)建設(shè)人工濕地。同時(shí)還要與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況有效結(jié)合,選擇適宜的濕地系統(tǒng)和適宜的植物。充分的吸取和借鑒其他國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù),從而使人工濕地能夠更好的服務(wù)于我國(guó)的污水處理事業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用人工濕地來(lái)對(duì)污水進(jìn)行處理,相較于傳統(tǒng)污水處理工藝,無(wú)論是工程造價(jià)、運(yùn)營(yíng)成本還是去污效果都具有較大的優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,由于還受到諸多因素的影響,因此各地需要針對(duì)自身的實(shí)際情況,合理發(fā)展和應(yīng)用人工濕地污水處理技術(shù),確保達(dá)到良好的污水去除效果,更好的推動(dòng)我國(guó)污水處理事業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

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[4]黃健,杜少文.人工濕地技術(shù)及其在我國(guó)北方地區(qū)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2010,40(11).endprint

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