潛流型人工濕地污水處理系統(tǒng)及其應(yīng)用

潛流型人工濕地污水處理系統(tǒng)及其應(yīng)用摘要：潛流型人工濕地污水處理系統(tǒng)具有水力負(fù)荷和污染附和大，對(duì)BOD，COD，SS，重金屬等污染指標(biāo)去除效果好等優(yōu)點(diǎn)，是目前國際上較多研究和應(yīng)用的一種人工濕地處理系統(tǒng)。介紹了潛流型人工濕地污水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)、構(gòu)成、運(yùn)行效果和應(yīng)用，指出了潛流型人工濕地系統(tǒng)的應(yīng)用前景和研究方向。關(guān)鍵字：潛流型人工濕地污水處理人工濕地采用人工濕濕地(ConsstructtedWettlandss,CWs))系統(tǒng)處理污污水是20世紀(jì)70年代發(fā)展起起來的一種污污水處理技術(shù)術(shù)。由于具有有凈化效果好好、工藝設(shè)備備簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)維護(hù)管理方方便、能耗低低、對(duì)負(fù)荷變變化適應(yīng)性強(qiáng)強(qiáng)、工程基建建和運(yùn)行費(fèi)用用低、可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)廢水的資源源化等特點(diǎn)，正正越來越多地地得到人們的的關(guān)注[1--2]。我國在“七七五”期間開展人人工濕地的研研究,分別在北京京昌平、深圳圳白泥坑、天天津等地建成成不同處理規(guī)規(guī)模的人工濕濕地處理工程程，這些處理理系統(tǒng)大多為為自由表面流流人工濕地，對(duì)對(duì)于潛流型人人工濕地的研研究相對(duì)較少少，并且大多多為理論探討討或?qū)嶒?yàn)研究究[3-6]]。本文在論論述潛流型人人工濕地的類類型、特點(diǎn)、構(gòu)構(gòu)成及應(yīng)用的的基礎(chǔ)上．指指出潛流型人人工濕地系統(tǒng)統(tǒng)的應(yīng)用前景景和研究方向向。1潛流型型人工濕地處處理系統(tǒng)類型型及其特點(diǎn)根據(jù)污水在在人工濕地中中的流動(dòng)方式式可以把人工工攫地劃分為為自由表面流流人工濕地和和潛流型人工工濕地。自由由表面流人工工濕地和自然然濕地相類似似，廢水從濕濕地表面流過過。這種類型型的人工濕地地具有投資少少、操作簡單單、運(yùn)行費(fèi)用用低等優(yōu)點(diǎn)。缺缺點(diǎn)是占地面面積大，水力力負(fù)荷低，去去污能力有限限，受氣候影影響較大，夏夏季會(huì)孽生蚊蚊蠅、散發(fā)臭臭味；潛流型型濕地系統(tǒng)中中，污水在濕濕地床的表面面下流動(dòng)，利利用填料表面面生長的生物物膜、植物根根系及表層土土和填料的截截留作用凈化化污水。國外外所建成的人人工濕地中，潛潛流型人工濕濕地占相當(dāng)大大的比例。如如在新西蘭使使用的大約80個(gè)人工濕地地系統(tǒng)中，裹裹面流濕地占占45％，潛流型型人工濕地占占33％，混合型型人工濕地占占14％[7]。在美美國、歐洲、澳澳大利亞和南南非等地已建建成的和正在在建設(shè)的人工工濕地處理系系統(tǒng)中，大部部分是潛流型型濕地船[88-9]。根據(jù)污水水在濕地中流流動(dòng)的方向不不同可將潛流流型濕地系統(tǒng)統(tǒng)分為水平潛潛流人工濕地地和垂直潛流流人工濕地2種類型。不不同類型的濕濕地對(duì)污染物物的去除效果果不同，具有有各自的優(yōu)缺缺點(diǎn)[10]]。①水平潛潛流濕地系統(tǒng)統(tǒng)。水平潛流流人工濕地因因污水從一端端水平流過填填料床而得名名。它由一個(gè)個(gè)或幾個(gè)填料料床組成，床床體充填基質(zhì)質(zhì)。與自由表表面流人工濕濕地相比，水水平潛流人工工濕地的水力力負(fù)荷和污染染負(fù)荷大，對(duì)對(duì)BOD，COD，SS，重金屬等等污染指標(biāo)的的去除效果好好，且很少有有惡臭和孳生生蚊蠅現(xiàn)象，是是日前國際上上較多研究和和應(yīng)用的一種種濕地處理系系統(tǒng)。它的缺缺點(diǎn)是控制相相對(duì)復(fù)雜，脫脫氮、除磷的的效果不如垂垂直流人工濕濕地。②垂直潛潛流濕地系統(tǒng)統(tǒng)。在垂直潛潛流人工濕地地中污水從濕濕地表面縱向向流向填料床床的底部，床床體處于不飽飽和狀態(tài)，氧氧可通過大氣氣擴(kuò)散和植物物傳輸進(jìn)人人人工濕地系統(tǒng)統(tǒng)．該系統(tǒng)的的硝化能力高高于水平潛流流濕地，可用用于處理氨氮氮含量較高的的污水。其缺缺點(diǎn)是對(duì)有機(jī)機(jī)物的去除能能力不如水平平潛流人工濕濕地系統(tǒng)．落落干／淹水時(shí)時(shí)間較長，控控制相對(duì)復(fù)雜雜。2潛流型型人工濕地的的構(gòu)成潛流型人人工濕地主要要由3部分組成：：基質(zhì)、植物物和布水系統(tǒng)統(tǒng)。目前人工工濕地系統(tǒng)可可用的基質(zhì)主主要有土壤、碎碎石、礫石、煤煤塊、細(xì)沙、粗粗砂、煤渣、多多孔介質(zhì)(LECAA)、硅灰石和和工業(yè)廢棄物物中的一種或或幾種組合的的混合物?；|(zhì)一方面為為植物和微生生物生長提供供介質(zhì)，另一一方面通過沉沉積、過濾和和吸附等作用用直接去除污污染物。潛流流型人工濕地地中使用的植植物主要有香香蒲、蘆葦、燈燈心草等，這這些植物可增增加濕地基質(zhì)質(zhì)的遇水性，此此外還能與周周圍環(huán)境的原原生動(dòng)物、微微生物等形成成各種小環(huán)境境，將氧氣傳傳輸至根區(qū)，形形成特殊的根根際微生態(tài)環(huán)環(huán)境、這一微微生態(tài)環(huán)境具具有很強(qiáng)的凈凈化廢水的能能力。在美國國，大約40％的潛流型型濕地只種植植香蒲一種植植物，歐洲國國家則多數(shù)種種植蘆葦，也也有一些系統(tǒng)統(tǒng)種植了多種種組合植物。布布水系統(tǒng)主要要是將進(jìn)水按按一定方式均均勻地分布在在處理系統(tǒng)中中，并且保證證不發(fā)生短流流和堵塞，在在潛流型人工工濕地處理系系統(tǒng)中多采用用穿孔管布水水系統(tǒng)。3潛流型型人工濕地的的凈化效果3.1對(duì)對(duì)有機(jī)物的去去除潛流型人工工濕地的顯著著特點(diǎn)之一就就是其對(duì)有機(jī)機(jī)污染物有較較強(qiáng)的降解能能力。污水中中的不溶有機(jī)機(jī)物通過濕地地的沉積、過過濾作用．可可以很快地被被截留而被微微生物利用；；污水中的可可溶性有機(jī)物物則可通過植植物根系生物物膜的吸附、咀咀收及生物代代謝過程而樁樁分解去除。資資料表明，潛潛流型人工濕濕地系統(tǒng)的出出水水質(zhì)優(yōu)于于傳統(tǒng)的二級(jí)級(jí)生物處理[[1]。3.2對(duì)對(duì)氰的去除潛流型人工工濕地對(duì)氮的的去除作用包包括吸附，過過濾和沉積、氨氨揮發(fā)、植物物吸收和微生生物硝化和反反硝化作用：：微生物的硝硝化和反硝化化作用在氮的的去除過程中中起著重要作作用。在潛流流型濕地系統(tǒng)統(tǒng)中，氧的主主要來源是植植物根系．但但這種能力是是非常有限的的，這就妨礙礙了任何流經(jīng)經(jīng)該水域水流流十氨的硝化化作用：為提提高潛流型濕濕地的供氧量量，町以采用用周期性地改改變水深促使使根系向縱深深生巴，增加加暴露水面或或地表漫流區(qū)區(qū)以促進(jìn)表面面復(fù)氧作用，或或采用間歇布布水的方式，以以及采用頻繁繁注人和循環(huán)環(huán)的多個(gè)平行行床系統(tǒng)使大大氣中的氧進(jìn)進(jìn)入到介質(zhì)中中等方法。Platzzer[111]指出，潛潛流型濕地系系統(tǒng)高的凈化化能力主要是是依靠土壤有有效的通氣性性，BOD，COD，氨氮的去去除能力很高高，但總氮的的去除能力卻卻有限。Greenn[12]研究究了系統(tǒng)中氧氧的分布隨時(shí)時(shí)間和空間的的變化．并通通過給濕地系系統(tǒng)增設(shè)輸氣氣管，利用慢慢灌快排使系系統(tǒng)充分進(jìn)氣氣．以增加內(nèi)內(nèi)部溶解氧的的含量來提高高系統(tǒng)的硝化化反應(yīng)能力，結(jié)結(jié)果大大提高高了氨氮的去去除串。3.3對(duì)對(duì)磷的去除潛流型人工工濕地對(duì)磷的的去除作用包包括吸收、化化學(xué)沉積、植植物和藻類吸吸收、微生物物作用等，其其中基質(zhì)吸附附起主要作用用[13]。基基質(zhì)的理化性性質(zhì)對(duì)磷的去去除串有很大大影響。Zhu等[14]研究究了鎂、鈣、鐵鐵、鋁和磷的的吸附關(guān)系，發(fā)發(fā)現(xiàn)鈣與磷的的吸附相關(guān)性性量強(qiáng)。Gelleer[15]]也認(rèn)為鈣與與鐵、鋁相比比對(duì)磷具有更更強(qiáng)的結(jié)合能能力，潛流型型濕地系統(tǒng)對(duì)對(duì)磷的去除能能力決定于這這些礦質(zhì)元素素在基質(zhì)中的的含量。ADriizo等[17]比較較分析丁7種基質(zhì)對(duì)磷磷的去除能力力，發(fā)現(xiàn)飛灰灰和頁巖具有有最大的磷吸吸收．然后是是鋁土礦、石石灰石，綜合合比較各種性性能，A.Driizo認(rèn)為頁巖最最適合作為潛潛流型濕地系系統(tǒng)的基質(zhì)。H．Brizo等[17]分析析了13種丹麥不同同地區(qū)沙的理理化性質(zhì)和除除磷能力，這這些沙對(duì)磷的的去除能力差差別極大，決決定磷的去除除能力呈沙中中鈣的含量，作作者同時(shí)也研研究了一些人人工合成基質(zhì)質(zhì)的除磷能力力，他認(rèn)為將將這些人工基基質(zhì)中的一種種或幾種和沙沙混合使用可可以顯著提高高潛流型濕地地系統(tǒng)的除磷磷能力。4潛流型型人工濕地的的經(jīng)濟(jì)分析工程造價(jià)和和運(yùn)行費(fèi)用是是人們?cè)谶x擇擇和設(shè)計(jì)污水水處理工藝時(shí)時(shí)必須考慮的的問題。美國國分析了37個(gè)濕地污水水處理系統(tǒng)的的造價(jià)，其中中19個(gè)自由衷面面流濕地的平平均造價(jià)為55000美元/hm2，18個(gè)潛流型系系統(tǒng)的平均造造價(jià)為2150000美元/hm2：，因?yàn)樾栊枰~外的巖巖石供應(yīng)和填填筑費(fèi)用，所所以潛流型系系統(tǒng)的造價(jià)比比自由表面流流系繞高，但但是就負(fù)荷計(jì)計(jì)算，潛流型型系統(tǒng)顯示出出優(yōu)越性，潛潛流系統(tǒng)的造造價(jià)為163美元/m3，自由表面面流系統(tǒng)為206美元/m3[8]]。國內(nèi)一些些專家估算，潛潛流型人工濕濕地污水處理理系統(tǒng)的占地地面積大約是是自由衷面流流人工濕地系系統(tǒng)的十分之之一，建造費(fèi)費(fèi)用大約在130—150元/m2。5滑流型型人工濕地的的應(yīng)用德國最早開開展了潛流型型人工濕地的的研究[188]。早期的的潛沉型濕地地處理系統(tǒng)主主要用于處理理城市生活污污水或二級(jí)污污水處理廠出出水。經(jīng)過近近30年研究與發(fā)發(fā)展，該技術(shù)術(shù)已經(jīng)在英國國、美國、新新西蘭、法國國、澳大利亞亞、巴西、荷荷蘭等許多國國家得到應(yīng)用用推廣，一些些發(fā)展中國家家也開始使用用改技術(shù)解決決國內(nèi)的污水水處理問題[[19]。與與此同時(shí)應(yīng)用用范圍電不斷斷擴(kuò)大，除了了用于處理城城市污水外，還還應(yīng)用于工業(yè)業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)業(yè)面源污染、垃垃圾滲出液暴暴雨徑流等多多種廢水的處處理，表現(xiàn)出出良好的凈化化效果，見表表1。表1潛流型型人工濕地處處理系統(tǒng)實(shí)例例廢水類型時(shí)間濕地類型污染物去除效果果/%BOD5CODNH3-NTNTP食品加工廢水[[20]1992-19994水平潛流89928696釀酒廢水[211]1995-19997水平潛流9863.3生活廢水[222]1997-19999水平潛流70-9338-6638-6642-70污泥滲出液[223]1997-19999垂直潛流9692苗圃灌溉徑流[[24]1999-20001水平潛流＞84＞65河水[25]1999-20000水平潛流74-8158-82油田采出水[66]1991-19993垂直潛流暴雨徑流[266]2000-20001水平潛流87.1397.377.29農(nóng)業(yè)廢水[277]2001水平潛流55-66.006結(jié)束語語眾多成功應(yīng)應(yīng)用的實(shí)踐證證明，潛流型型人工濕地是是一項(xiàng)非常有有效的污水處處理技術(shù)，和和國外相比，國國內(nèi)的研究相相對(duì)滯后，筆筆者認(rèn)為今后后應(yīng)深入開展展以下幾個(gè)方方面的研究。①通過篩選耐耐污和凈化能能力強(qiáng)的植物物品種并進(jìn)行行優(yōu)化組合，達(dá)達(dá)到更好地調(diào)調(diào)控潛流型人人工濕地的凈凈化功能以及及符合城市景景觀建設(shè)的需需要；同時(shí)建建造適宜的濕濕地生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)，使植物良良好生長，充充分發(fā)揮其各各種功能。②在系統(tǒng)地研研究潛流型人人工濕地中微微生物種類分分布規(guī)律和作作用機(jī)制的基基礎(chǔ)上，通過過高效微生物物的篩選，人人為適當(dāng)?shù)馗母脑鞚竦匚⑸锶郝浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)并調(diào)控濕地地系統(tǒng)的凈化化過程，從而而提高人工濕濕地系統(tǒng)的運(yùn)運(yùn)行效果。③通過對(duì)基質(zhì)質(zhì)進(jìn)行篩選或或人工合成，提提高人工濕地地對(duì)磷的持續(xù)續(xù)去除效果。④應(yīng)用生態(tài)工工程的原理和和方法對(duì)人工工濕地系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行構(gòu)建和調(diào)調(diào)整，以利于于濕地正常功功能的運(yùn)作和和生態(tài)系統(tǒng)服服務(wù)的可持續(xù)續(xù)性。通過上上述幾個(gè)方面面的研究，構(gòu)構(gòu)建適合我國國國情和不同同地域特點(diǎn)的的高效潛流型型人工濕地處處理系統(tǒng)，使使其在我國得得到廣泛的應(yīng)應(yīng)用和椎廣。參考文獻(xiàn)：：[1]沈沈耀良，王寶寶貞.廢水生物處處理新技術(shù)——理論與應(yīng)用[M]．北京：中中國環(huán)境科學(xué)學(xué)出版社，1999..[2]宋宋志文，畢學(xué)學(xué)軍，曹軍．．人工濕地及及其在我國小小城市污水處處理中的應(yīng)用用[J]．生態(tài)學(xué)雜雜志，2003，22(2)：74—78[3]吳吳振斌，任明明迅，付貴萍萍，等.直流人工濕濕地水力學(xué)特特點(diǎn)對(duì)污水凈凈化效果的影影響[J].環(huán)境科學(xué)，2001，22(5)：45—46．[4]付付貴萍，吳振振斌，任明迅迅，等.垂直流人工工濕地系統(tǒng)中中水流規(guī)律的的研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21（6)：720—725[5]張張甲耀，夏盛盛林，熊凱，等等．潛流型人人工濕地污水水處理系統(tǒng)的的研究[J].環(huán)境科學(xué)，1998，19(4)：36—39.[6]籍籍國東，孫鐵鐵珩，常士俊俊，等.人工潛流濕濕地處理稠油油采出水的實(shí)實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21(5)：619—621.[7]吳吳亞英.人工濕地在在新西蘭的應(yīng)應(yīng)用[J].江蘇環(huán)境科科技，2000，13(3)：32—33.[8]RReedSSC，DBroown.CConstrructeddwetllandddesignn—theffirstgenerrationn[J].WWatEnnvRess，1992，64(6)：776—781.[9]WWoodAA．Consttructeedwettlandssinwwaterpp11uutioncontrrol:ffundammentalltottheirunderrstandding[JJ].WaarSciiTechh,19955，32(33):21—29.[10]籍國東，孫孫鐵珩，李順順，等.人工濕地及及其在工業(yè)廢廢水處理中的的應(yīng)用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)學(xué)報(bào)，200213(2))：224—228.[11]PlatzzerC，MauchhK.SSoilccloggiinginnvertticalflowreedbeds--Mechaanismss，parammeterss,connsequeenceaandsoolutioon[J]..WatSciTTech，1997，35(5)：175---181．[12]GreennM，F(xiàn)rieddlerEE，SafraaiI.EnhanncingnitriificattioniinverrticallflowwconsstructtedweetlanddsutiilixinngaPPassivveairr[J].WarRRes，1998，32(122)：3513—3520..[13]CCTTannerr.Plaantsaasaeecosysstemeengineeersiinsubbsurfaace—fipwtreattmentwetlaands[JJ].WattSeiTech,,2001，44(1ll-12)：9—17．[14]ZhuTT.Phoosphattesorrptionnandchemiicalccharaccterissticsofliightweeightaggreegatess(LWA))-Poteentiallfilttermeediaiintreeatmenntwettlandds[J]．WarSSciTeech，1997，35(5)：103-1108.[15]GelleerC．HorizzontallsubssurfaccefloowsysstemsinthheGerrmansspeakiingcoountriies:suummaryyofllongttermsscienttificandppractiicaleexperiienerrecommmendattion[JJ].WattSciTech,,1997,,35(55):1577-166..[16]ADriizo,CAFroost,JGracee，etall.Physsico-cchemiccalsccreeniingoffphossphatee-remoovingsubsttratessforconsttructeedwettlandsysteem[J]..WatRRes,19999,333(]7)；3595—3602．[17]HBriix,CAAAriaas，MdellBubbba.Meediasselecttionfforsuustainnablephospphorouusremmovalinsubbsurfaacefllowcoonstruuctedwetlaands[JJ].WattSciTech,,2001，44(11—12)：47—54.[18]SeideelK.SSystemmforPurifficatiionoffpolllutedwaterr[P].UUniteddStattesPaatent::US337706223,19973-111-06.[19]DennyyP.IImplemmentattionoofconnstrucctedwwetlanndsinndeveelopinngcouuntriees[J]..WatSSciTeech,19997,355(5):227-34..[20]Danivrhovvsek,Vlasttakukkanja,,Tjasaabulcc.Consstructtedweetlandd(CW)fforinndustrrialwwastetreattment[[J].WaatRess,19966,30(110)：2287--2292..[21]HeathherLShephherd,MMarkEEGrissmer,Grismmer,GGeorgeeTchoobanogglous..Treaatmenttofhhigh-sstrenggthwiinerywasteewaterrusinngassubsurrfaceflowconsttructeed[J]..WaterrEnviironmeentReesearcch,20001,733(4):3394-4003.[22]LDavvison，THeeakleyy，MEdmmonds..On-ssitewwastewwatertreattmentbyreeedbeedinthemmoistsubtrropicss[J].WWaterSciennceanndTecchnoloogy,20001,444(11-112):3553-3600.[23]TKootttatep，CPollprasee