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摘要:阐述了应用人工湿地处理污水技术的原理,提出了潜流湿地系统对湿地选址、填料的应用、水生植物的栽种等实地应用问题提出建议。同时，提出考虑环境问题，才可以从根本上防止环境的进一步恶化，并有利于环境的逐步改善。
关键词：城市污水；污水处理；环境保护
城市作为人类文明的重要场所，不仅为人类提供了重要的物质资源，而且还在给予人类物质关怀的同时潜移默化了人类的思想。在当代快速城市化的背景下，环境问题已经成为了制约城市经济及社会发展的重要因素，环境保护的研究已迫在眉睫，下面就城市污水处理技术上进行探究，提出人工湿地处理技术。
1、人工湿地定义及分类
1.1人工湿地定义分析
人工湿地是人工模拟自然湿地,是创造的一个适宜水生植物或湿生植物生长的人工生态系统,该系统中的生物种类多种多样,并处于人为控制状态,综合处理废水的能力受到人工设计控制,故处理效果大大超过了自然湿地。目前,该项技术已在国内南、北方有实地应用,例如深圳、重庆、沈阳等城市。
1.2人工湿地分类
人工湿地因水流方式差异可分为以下3类：
(1)表面流湿地(SFW型):废水在湿地床的表面慢流,它与自然湿地最接近,绝大部分有机物的去除是由长在水下植物叶茎、杆上的生物膜来完成。这种湿地不能充分利用填料层极丰富的植物根系,北方地区冬季表面会结冰,目前较少采用。
(2)潜流湿地(SSFW型):污水在湿地床表面下渗流,一方面可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及表层土和填料截留作用处理,另一方面由于水流在地表下流动,保温性好,处理效果受气候影响较小,应用较广的一种湿地处理系统,尤其适合北方地区的气候特点。
(3)立式流湿地(VFM型):水流动情况综合了SFW和SSFW的特点,但其建造要求高,易滋长蚊蝇,目前尚不多见。
2、人工湿地净化污水技术原理
污水在流经人工湿地生态系统时,通过物理、化学及生化反应的三重作用得以净化。
(1)物理作用:污水进入湿地,经过基质层及密集的植物茎叶和根系,使污水中的悬浮物颗粒得到过滤,并沉积在基质层中,这一过程也称作物理沉积。
(2)化学作用:污水流经人工湿地时,经化学反应(化学沉淀、离子交换、氧化还原等)将水中污染物质得到削减、去除。化学反应取决于所选择的基质类型,例如:含碳酸钙较多的石灰石有助于磷的去除;含有机物丰富的土壤有助于吸附各种污染物。
(3)生化作用:生化反应是去除有机污删物的主要作用过程。空气中的氧气经过大型植物的叶、茎的传输到达根部,扩散到周围缺氧的底质中,形成了氧化的微环境,刺激好氧微生物,加快对有机物质的分解;有助于硝化细菌的生长,可降低废水中的BOD,并将NH3-N转化为NO2-、NO3-。在缺氧的环境中,经过扩散和渗滤作用,受到反硝化茵的转化之后,以N2和N20的形式从系统中消失。
3、人工湿地污水处理系统分析
人工湿地系统的设计受诸多因素的影响,主要有水力负荷、有机负荷、湿地床构造和湿地所种栽植物的种类等。由于不同地区的气候条件、植被类型以及地理情况各有差异,必须经小试或中试取得相关数据后进行人工湿地的设计。目前,潜流湿地(SSFW型)系统的设计比较成熟,应用较为广泛。
3.1潜流湿地(SSFW型)系统的设计
在潜流湿地系统中,污水在由土壤、石粒等组成的填料床中,水流有两种基本流态,即层流与紊流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当湿地床中所用填料的粒径不大、污水充满填料缝隙并处于饱和状态时,水流的流动为层流;当湿地床中所用填料的粒径较大时,因扰动作用使水流的流动成非层流状态为紊流。
（1）场地的选择
采用人工湿地工艺处理污水时,应尽可能选择有一定坡度的洼地或经济价值比较低的荒地,一方面减少土方工程量、便于排水、降低投资;另一方面可以防止对周围环境的影响。
（2）填料的应用
进水配水区和出水集水区的填料一般采用60mm~100mm粒径的砾石,分布于整个床宽。处理区填料表层土壤可采用含钙量为2.0~2.5kg/100kg的混合土,以利于提高脱磷效果。表层以下全部采用5mm~10mm粒径的石灰石填料。由于表层土壤在浸水后会有一定的下沉,因此,设计的填料表层标高应高于预先设计值的10%~15%。
（3）植物的栽种
在选择湿地植物种类时,要根据耐污耐寒性、生长适应性、抗病性、根系的发达程度、经济价值性及美观要求等来确定,应尽可能增加系统的生物多样性,以提高湿地的处理能力,延长湿地使用寿命。芦苇由于根系较为发达,可深入地下0.6m~0.7m,输氧性能良好,故被广泛采用。
(4)湿地床的水位控制
一般情况下,湿地进水的水位是一定的,为使污水在床体内以推流式流动,必须对床层的水位加以控制。对目前比较常用的潜流湿地(SSFW型)系统,在水位的控制设计中应注意以下2个问题:
①防止发生表面流。一方面当系统接纳最小设计流量时,出水端不会出现填料床面的掩没;另一方面当系统接纳最大设计流量时,湿地进水端不出现雍水。
②利于植物的生长。湿地床中水面浸没植物根系的深度要尽可能保持均匀,并尽量使水面坡度与底坡的坡度一致。
（5）对地下水污染的防治
防止湿地床的地下渗漏是在设计中必须考虑的问题。为防止因渗漏而造成对地下水的污染,在工程施工时首先要尽量不破坏原土层。国外多采用的是厚度为0.5~1.0 mm的高密度聚乙烯树脂薄膜塑料作为防渗材料。
对环境保护的论述往往还只停留在各个污染点治理的描述上，这种观念已无法应付日益复杂的城市环境问题。只有在可持续发展的角度考虑环境问题，才可以从根本上防止环境的进一步恶化，并有利于环境的逐步改善。
4、城市污水处理的环保对策
切实提高城镇污水处理建设和运营效率，关键是机制创新和制度建设，要充分认识城镇污水设施建设的长期性、综合性和艰巨性，尊重科学，遵守基本建设程序，不能搞运动式、大跃进。使城市污水处理工艺朝着低耗高效、方便管理的方向发展，同时实现污水里的磷回收和处理水的再利用等目标，所以污水处理不仅仅是改善水质，同时还要注重资源化和能源化问题，且所采用的技术必须低能耗，将城市污水的回收利用纳入节能减排计划中，另外资金的投入要制度化，形成严格考核和有效激励的长效机制。 只有这样，才能使我国的经济发展更健康，人民生活更幸福。中央政府和地方政府财政按照城市建设的客观要求，持续支持城市污水处理设施分期建设和管网系统的不断完善，防止不切实际地扩大规模，过分超前，造成新的浪费。
5、结论
(1)人工湿地的土建施工比较简单,造价和运行费用远比传统污水处理工艺低。资料表明,人工湿地污水处理系统与普通污水处理系统相比,其工程投资可节省40%~50%;运行费用更低,与传统污水处理系统相比,仅为后者10%~30%。
(2)人工湿地是一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益。(3)人工湿地具有缓冲容量大、处理效果好等特点,比较适合于处理水量不大混有城市生活污水的河流,农村中、小城镇的污水,在我国具有广泛的应用前景。(4)人工湿地作为一种处理污水的新技术有待于结合各个地区的实际情况,积累设计经验,制定出一定的设计参数取值规范,以促进其推广应用。
参考文献：
1迟延智等.人工湿地处理污水的实践.中国给排水,2013,19(4):82~83
2王雪.复合流式人工湿地污水处理试验研究.牡丹江师范学院学报,2013
论文作者:纪健华 2卢海勇 1吴丽 1许安娜
论文发表刊物:《科技中国》2017年2期
论文发表时间:2017/5/2
标签：湿地论文; 污水论文; 填料论文; 污水处理论文; 系统论文; 潜流论文; 根系论文; 《科技中国》2017年2期论文;