人工湿地在污水处理中的应用

|能源卤环境环境大枧野CN35 1272/TK人工湿地在污水处理中的应用秦立强王婷婷(德州市环境保护科学研究所山 东德州253034)摘要综述各类人工湿地的类型， 包括自由水面流人工湿地、潜流人工湿地和混合动力人工湿地对城市污水处理的效果,并对人工湿地的成本和土地需求进行严格的评估。关键词人工湿地废水处理系统中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1672- 9064(2014)05 -058 -02无法获得足够的清洁水已经成为影响人类健康最普遍方便,能耗低等优点。在发展中国家,人工湿地已用于处理生的问题,并且在未来几十年用水问题可能进一步恶化"。 随着活污水,并越来越多的应用于处理其他类型的废水,如工业用水需求不断增加而水资源不足,表现在许多发展中国家不.废水,农业废水,湖河水,污泥流出物,采油废水,糖厂废水,同来源的水(如地下水)已经过度开发。这种短期策略很可能医院污水,实验室废水,垃圾填埋场渗滤液和农业径流。大部对环境产生不利影响,如地面沉降,盐水人侵和生态系统恶分发展中国家有温暖的热带和亚热带气候,温暖的气候有利化。此外,许多发展中国家的城市在兴建及管理污水处理设于人工湿地植物的生长和微生物活性的提高,很大程度地提施方面也普遍比较落后。生态技术,如人工湿地污水处理是高污染物处理效率(6]。对环境的保护和恢复以及创新的解决方案(2。人工湿地3不同 类型的人工湿地(CWS)包括多个工程化废水处理系统的处理模块，包括生人工湿地处理系统- -般分为3类:自由水面人工湿地,物、化学和类似于在自然处理过程中发生的物理过程。人工潜流人工湿地和混合型人工湿地。其中潜流人工湿地可根据湿地已成功地用于减轻废水对环境的污染,如去除各种各样流型进-步划分为垂直潜流和水平地下流系统。的有机污染物,悬浮物病原体金属离子和营养素以及制药(1)自由水面人工湿地系统。系统是在水的表面上,通过和个人护理产品D。由于较高的去除效，成本较低,操作简在水中的植物和相关的生物膜相复杂的相互作用产生的处单,潜力巨大和养分再利用,人工湿地已日益成为用于废水理工艺。像天然沧海桑田，自由水面人工湿地系统表现出的处理的技术。本研究对人工湿地当前应用状态进行全面论生物学特性可以去除各种成分，使水质量提高。由于水层表述,重点讨论的是不同类型的人工湿地在宏观层面的表现和面附近是有氧的而更深的水域通常是厌氧的,自由水面人工成本与土地空间要求对人工湿地的影响。湿地系统通常用于处理0.4m以上部分的水域,水力负荷率1集中式与分散式污水处理系统在0.7~5.0cm.d-1范围内”。集中式污水处理系统已被认为是水污染控制的最佳解自由水面人工湿地能通过微生物有效地去除有机物,通决方案,已盛行于许多工业化国家。水处理的基本理念是将过过滤和沉淀去除悬浮固体。自由水面人工湿地可以使总悬污水排出城市以减少公众健康的风险。在很大程度上,这种浮固体，化学需氧量,生化需氧量和病原体的去除率达到集中式污水处理方法可以非常有效地解决卫生问题41。但70%以上图。氮的去除效率通常是40%--50%,这主要受很多是,集中式污水处理的方法需要高资金成本,在处理中过度因素的限制,包括原水浓度,氮的化学形式,水温,季节,有机依赖水处理技术,这对于人口密度低的地区不是很适用。的碳可用性以及溶解氧的浓度9。磷的去除率大约维持在40%确,提供大量的清洁水和处理大量废水意味着大量的投资是~90%，在自由水面人工湿地系统中除磷受限于水体和土壤必需的。因此,构建集中式处理系统,对于低收人小型农村社之间接触面积较小的1。区或郊区的人们是一种负担。在我国可持续的污水处理系统(2)潜流人工湿地系统。系统是利用可渗透介质设计的,应侧重于用最少的投资和不太复杂的操作要求满足当地的介质通常为砂,砾石或碎石。人们之前应用水平地下流系统比垂直潜流要多-一些,但是近日垂直潜流越来越流行。水平发展中国家应侧重于满足当地最少的投资和简单的操地下流系统废水流人水平地下穿过粒状媒介,接触到好氧,作需求。分散式污水处理系统应用现场和集群系统的组合已缺氧和地下厌氧的网络系统。在垂直潜流人工湿地系统中,成为一个解决供水和卫生问题的可行方法。该方法由于其更废水通过介质垂直被送人整个表面区域。潜流人工湿地系统灵活,生态更可持续,较少的资源密集等优点,可被应用于社深度- -般为小于0.6μm,水力负荷率在2~20cm.d+范围内。区,农村,以及工业,商业和住宅等6。水平地下流和垂直潜流系统生物需氧量的去除率分别是2人工湿地的特点75.10%和89.29%化学需氧最的去除率分别为66.02%和在过去的几十年里,人工湿地成为人们公认的废水处理64.41%。生活中国煤化工解有机物,因此方法。这是由于它们具有较高的污染物去除效率,操作维修大部分的有机:TYHCN M H G-般来说,在处理作者简介:秦立强(1988-),男,山东泰安人,本科学历,主要从事环境影响评价工作。2014.NO.5. 58.环塘大提时\能源有环境|188N1673-9004 .'污水性能上,垂直潜流系统要比水平地下流系统要好一些。格合适,人工湿地相对于其它污水处理系统要经济实用。据水平地下流人工湿地可以为反硝化提供良好的条件,但报道,1个水平地下流系统的面积约为5m/60mg/LBOD,d,是硝化过程不容易发生。而垂直潜流系统则可以去除NH;-而1个垂直潜流人工湿地需要更少的土地,大约是1~3m2/60N,但脱氮效果不明显。垂直潜流系统和水平地下流人工湿mg/L BODsd101。有学者研究了-种新型混合动力人工湿地地的NH5-N去除率分别是70.9%和23.8% ;NO3-N的去除率系统,它是将垂直潜流和水平地下流人工湿地系统组合在一分别是67.76%和44.08%9。人工湿地除磷机制是废水与过起来处理城市废水，其混合动力系统需要土地面积为0.70~滤基材接触时被植物和微生物吸收,碎裂,浸出和矿化,垂直0.93m2/60mg/L BODzd,小于单一的水平地下流系统和垂直潜潜流系统和水平地下流人工湿地的总磷去除率分别为流人工湿地所需土地[0。59.61%和65.96%，因此潜流人工湿地系统具有较大的磷去5结论除潜力9。人工湿地是-种适合并可靠的废水处理技术,在我国处(3)混合动力系统。由于不能同时提供好氧和厌氧的条理各类污水处理方法.上最具有成本效益。本论述的重点是不件,单一-形式的人工湿地不能达到总氮的高去除效率。利用同类型的人工湿地处理各种污染物的性能。相比于单一的系自身的优点将各种类型的人工湿地组合成一个系统可以达统,混合动力系统的优势是组合各种类型的人工湿地,实现到较好的污染物处理效果。混合动力系统是由垂直潜流系统更高的处理效果。TSS 、COD和NH-N的去除率分别是是和水平地下流人工湿地系统以分阶段的方式组合而成。垂直85.65% .93.82%和80.11%。相比于混合动力系统,垂直潜流潜流系统可以去除有机物和悬浮固体，并提供硝化过程,而系统和水平地下流系统对TP的去除率较高,分别为59.61%水平地下流人工湿地系统则可以完成反硝化过程和进--步和65.96%，相比于其它类型的人工湿地垂直潜流系统的去除有机物和悬浮固体。混合动力系统的TSS、BOD3、COD、BOD,去除率最明显为89.29%。NH,-N和TP的去除率比较高，分别为93.82%、84.06%、参考文献85.65%、80.11%和54.75%13450。1宋志文,毕学军,曾军.人工湿地及其在我国小城市污水处理中的4成本和空间需 求应用.生态学杂志,2003 ,22(3)(1)成本需求。在废水处理中传统的污水处理和增强污2杨朝飞.中国湿地现状及其保护对策.中 国环境科学,1995,(6)泥活性是有效的,但这只能适用于人口稠密的城市。与此相白晓慧,王宝贞,余教, 等人工湿地污水处理技术及其发展应用哈反,人工湿地可以应用于小社区,以降低其处理成本。虽然人尔滨建筑大学学报, 199,32(6)Gikas P,Tchobanoglous G.The role of saellite and decentralized工湿地系统在建设成本上优势并不明显,但其处理和运行维strategies in water resources managenent.Environm Manage ,2009 ,90护成本要比那些常规污水处理厂低得多。在中国,人工湿地5杨鲁豫,王琳,我国水贵源污染治理的技术策略.给 水排水,2001 ,27的建设成本是164- 460美元/m',这只占建污水处理厂费用1)的1/3~1/2。此外,人工湿地系统的处理和运行维护成本是6 Zhang DQ,Tan SK ,Cersberg RM,et a.Nutient removal in tropical0.0082-0.039美元/m?,而污水处理厂的相应费用是0.1151~subsrface flow constructed welands under batch and continuous0.2465美元/ml07。在我国山东,一个池塘和湿地系统的运行flow conditions.Environ Manage ,2012,96费用大概是82美元/m",这大约是常规系统活性污泥工艺成7 Kadlec , RH.Comparison of free water and horizontal subsurface treat-本的50%。北京龙道河人工湿地的处理能力是200m2/d-",其ment wetlands.Ecol Eng,2009 ,35 (2)建造费大约是0.02美元/m',处理费用大约是0.03美元/m',8 Kadlec , RH.Pond and wetland treatment.Water Sci Technol.2003,.48这只占传统的污水处理厂费用的1/5(81。9 Vymazal ,J.Removal of nutrients in various types of constructed wet-lands.Sci Total Environ.2007 ,380(2)空间需求。人工湿地处理系统通常比常规废水处理Vymazal ,J.Constructed wetlands for wastewater treatment:five decades系统需要更多的空间。在人口密集的地区,土地价格往往过of Experience.Environ Sci Technol ,2011,45 (1)高,地价过高是制约人工湿地发展的主要因素。如果土地价(上接第57页)(1)落实政府保护主体作用。生态红线制度必须与主体(2)严格查处违法行为。在国家或者省出台有前置威慑功能区制度结合起来,单靠环保部门是很难落实的。建议采力事后追责力罚则后,强化监督管理,严格查处违法行为,取政府负贵,部门协同的管理方式,认真落实相关管理制度,真正做到“划得了、管得住”,充分发挥应有的作用。并形成长效机制。科普知识新太阳能电池中国煤化工CNMH G美国德州仪器公司和SCE公司宣布,它们开发出1种新.MH.麻规则地分布在不机时扣口上，矶泳打口女卵紧贴在纸上一的太阳电池,每一单元是直径不到1毫米的小珠,它们密密麻样。在大约50cm2的面积上便分布有1,700 个这样的单元。2014.NO.5..