摘要：文章对人工湿地污水处理技术国内外研究现状进行了概述, 阐述了人工湿地污水处理技术主要研究内容及进展, 包括人工湿地对污染物的去除机理、去除效率研究, 影响人工湿地处理效率的因素研究。根据人工湿地在污水处理中的研究和应用现状, 指出了今后的研究方向。
关键词：人工湿地; 污水处理; 研究进展;
湿地是地球上水陆生态系统中独特的、重要的生物生存环境和最富生物多样性的自然生态景观之一。它在抵御洪水、调节径流、改善气候、控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面具有非常重要的作用, 被誉为“自然之肾”。
1 人工湿地
1.1 人工湿地的高处理效率
人工湿地处理系统可根据水流型分为表面流人工湿地和潜流型人工湿地。潜流型人工湿地是一种为了能够去除氮、磷, 利用水平潜流和垂直潜流的方案, 致使污水在湿地的一端进入填料床以后, 在填料缝隙中渗流, 并根据填料表面和丰富的植物根系和植物根系上面的生物膜进行吸附和截流的处理方式。在潜流型人工湿地中, 水流在湿地表面下面流动, 那里的环境几乎不受气候环境的影响, 所以植物可以在这种比较干燥的生活环境中生长。表面流人工湿地可以说和自然湿地很相像, 且污水会从湿地表面流经。这种人工湿地具有比较简单的结构, 所以工程的费用并不是很高, 然而, 人工湿地需要使用的面积比较大, 去污能力又非常有限。更重要的是在填料表面, 污水流经的过程中, 容易繁殖许多苍蝇蚊虫, 这些都会对附近的环境造成不好的影响。
1.2 人工湿地的多重生态服务功能
实现污水净化是创建人工湿地的目标, 另外, 人工湿地还具有多重生态服务的作用, 将二氧化碳充分吸收并释放出氧气以达到调节部分气候的目的, 为了能够消除噪音, 防止沙尘四起, 必须充分利用植物生物量制造出的固碳。人工湿地系统不仅可以使植物生长迅速, 扩大绿化的面积, 还能保护动植物, 给它们足够的栖息场所。更重要的是, 人工湿地在社会、经济和环境方面都做出了巨大贡献, 为人们创造了舒服的生活环境的同时在娱乐和教育方面也提供了便利。
2 人工湿地污水处理技术
2.1 污染物去除原理
早在20世纪70年代, 人工湿地作为一种污水处理技术不断发展起来, 人工湿地一污水资源化作为指导思想, 将污水处理以后可以符合实用化、工程化标准。人工湿地污水处理技术的原理主要是利用植物、微生物和土壤三者的协同作用, 对污水、污泥进行处理。正是因为人工湿地中生长着多种多样的微生物, 也给湿地污水处理提供了便利, 微生物降解利用就是硝化和反硝化活动的原理。利用氮的挥发作用和NH阳离子交换和吸收都可以成为植物去除氮的方式。植物还能吸附磷化物, 对磷化物中的有氧成分进行吸附就可以达到去除污染物的目的。至于土壤如何去除污染物当然是利用离子交换、代谢分解和氧化还原等作用来吸收、沉淀污染物中的有害物质。
2.2 人工湿地污水处理技术的优点
2.2.1 投资少, 成本低
人工湿地污水处理依据国内及国外的探讨, 在运用氧化沟的方案进行湿地污水处理时, 污水的成本大概是800万元/t, 然而运用人工湿地污水处理的方式进行去污处理时, 需要的成本则大概为50万元/t, 由此可见, 人工湿地污水处理往往比氧化沟处理更加节约, 也充分地彰显出其成本低、建设和运营费用少的特点。
2.2.2 污水处理系统组合的多样性
大致可以分为两类:其中灯芯草、芦苇、浮萍、凤眼莲、美人蕉等可以概括为水生植物;另一类就是石灰石、土壤、粗砂、沸石、烁石等可以概括为人工基质;由于人工湿地污水处理技术呈现出的多样性致使人工湿地污水处理系统组合的不同。
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2.2.3 绿化环保功能突出
自然湿地会有很多水生植物, 人工湿地也不例外, 然而, 环境的绿化功能还是有别于传统的湿地处理方式。人工湿地中的水生植物具备绿化并能够起到环保作用, 大规模的人工湿地可以扩大绿地面积, 有助于去除城市热岛。
2.3 影响人工湿地处理效率的因素
2.3.1 人工湿地的类型。人工湿地的类型不同对不同污染物的去除效率也有差异。水平潜流湿地对BOD, COD等有机物和重金属的去除效果较好, 垂直流湿地对氮、磷的去除效果较好, 表面流型湿地的处理效果一般。但如果将表面流型与潜流型、表面流型与垂直流型结合起来的复合湿地, 去污效率会进一步提高。
2.3.2湿地植物种类。一般来说, 植物的生物量较大、根系比较发达、根系的输氧能力比较强的话, 其净化能力就比较强。其次, 不同的植物对污染物的去除速率也不相同, 日本学者对不同的植物去除氮和磷的速率进行了研究。
2.3.3 基质类型。一般来说, 含有机质丰富的基质有助于吸附各种污染物;土壤基质的去污能力不如砾石基质;含Ca CO3较多的石灰石基质可以有效地去除磷, 沸石-石灰石组合的基质可以有效地去除TN, TP;煤渣-草炭基质对磷具有较强的吸附能力, 在不种植湿地植物的情况下对TP的去除率可达到77.6%~85.0%, 可以作为垂直流人工湿地系统的特殊基质;花岗岩-粘性土壤基质能高效地去除污水中的磷, 对TP的去除能力可达90%。
2.4.4 环境因子的影响与管理措施。温度、水力停留时间、水力负荷、湿地的运行管理等均会对人工湿地的去污效果产生影响。水温在20~25℃时生物去污的效果最好, 低于10℃时, 处理效果会明显下降。因此, 夏天的处理效果会好于冬天。有研究表明, 细菌的反硝化作用受温度影响, 在10~30℃范围内, 高温有利于反硝化。但温度高于30℃, 则会对硝化反硝化过程产生抑制作。也有研究发现, 当湿地运作一段时间 (如3年) 后, 去污效果基本不再受环境因子 (如温度、污水流量等) 影响。
3 人工湿地污水处理技术研究展望
3.1 进一步加强人工湿地处理污水机理的研究。人工湿地处理污水的机理非常复杂, 设计的范围也很广。目前, 虽然有些机理研究已经得到初步的认可, 但仍然存在很多问题需要进一步研究, 如污水中的有机污染物、无机污染物、金属污染物的去除过程与机理;根际微生态系统的综合作用;有机物、无机化合物和金属离子在湿地系统内的相互作用及其对植物、微生物和土壤的影响等。
3.2 人工湿地处理农村污水示范研究。人工湿地在解决我国农业面源污染和农村生活污水方面具有独特的优势, 应加大人工湿地处理农村污水示范研究, 探讨适合我国国情的农村污水处理方式, 并通过集成示范, 查找技术中存在的问题, 为进一步大范围推广打下良好的基础,
3.3 湿地系统优化运用研究。 (1) 加强湿地植物的筛选工作, 选择一些耐污能力强, 去污效果好的湿地植物, 同时加强多种植物的合理搭配的研究。 (2) 重点研究在提高人工湿地氧化硝化能力的同时如何提高其反硝化能力, 解决硝态氮的高效去除问题。 (3) 填料的类型直接影响湿地系统的净化能力, 尤其是对磷的去除。加强填料的筛选和如何防止填料堵塞, 是今后应该优先考虑的工作。
4 结语
总而言之, 人工湿地污水处理技术在我国还是处于比较领先的污水处理技术, 在城市湿地污水处理中占据着举足轻重的地位, 可以将重大的污染物消除。为了将人工湿地污水处理技术的水平得到有效提高, 需要对人工湿地处理技术的原理和系统的更新和运用问题充分解析。
参考文献
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论文作者:高波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：湿地论文; 污水处理论文; 污水论文; 污染物论文; 基质论文; 植物论文; 潜流论文; 《基层建设》2018年第26期论文;