《人工湿地.docxVIP

污水人工湿地生态处理技术及其在污水回用领域的应用一、引言随着人口剧增、工业化及城市化进程加速, 水污染问题日趋严重, 保护水环境的任务变得越来越艰巨。在各种污水处理方法中, 生态处理技术由于投资少、操作简单、处理效果好、抗冲击力强, 同时可使污水处理与创建生态景观有机结合起来, 具有良好的环境效益、经济效益及社会效益, 已逐步被越来越多的国家所接受, 并广泛予以应用。人工湿地是借鉴自然湿地系统原理, 由人工建造和监督控制的湿地系统, 利用生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用, 通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用来实现对污水的高效净化。采用人工湿地净化污水最早始于1953 年德国的Max Planck, 该研究所的Seidel 博士在研究中发现芦苇能去除大量有机和无机物。随后在1972 年由Kickuth 提出的根区理论[, 掀起了人工湿地研究与应用的热潮。在20 世纪70 年代末和80 年代初, 仅在丹麦就建立了30 多个人工湿地废水处理场 , 在欧洲则有5 000 多个潜流人工湿地污水处理系统。目前, 国外不少学者和工程技术人员通过对人工湿地处理工艺的改进和组合, 已成功用于处理各类不洁的水体, 包括家畜与家禽的粪水、尾矿排出液、工业污水、农业废水、垃圾场渗滤液、城市暴雨径流或生活污水、富营养化湖水等等。而且其应用不再局限于气候较暖和的地区, 在严寒地区也能取得很好的运行效果。我国是在20 世纪80 年代中期开始对人工湿地处理污技术进行研究的, 并在1990 年建成了我国第一个完整的处理城镇污水的人工湿地示范工程深圳白泥坑人工湿地污水处理系统, 随后分别在北京、天津、深圳、上海和四川等地建立了不同类型的试验或示范人工湿地污水处理系统。目前人工湿地在国内的处理范围也很广泛, 包括城镇生活污水的处理, 农业、畜牧业、食品、矿山等工农业废水的处理、城市或公路径流等非点源污染的处理等。目前由于资金的缺乏及对污水处理难度大等问题,使得小城镇企业不断产生大量废水就地排放, 污染了周边的环境, 影响了人民的生活质量。因此, 具有高效率、低成本、低维护技术、低能耗等优点的人工湿地污水处理系统, 基本符合低碳经济原则, 在我国特别是中小城镇及广大农村具有广阔的应用前景。二、人工湿地定义人工湿地与天然湿地是两个不同的概念，实际工作中，常有混淆。根据《人工湿地污水处理工程技术规范》（HJ 2005-2010）文件的界定，人工湿地系指“人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化”的一种工程构造体。而天然湿地系指有高等生物（包括动植物及微生物）的水环境，包括沼泽、浅水湖泊、自然河道、水域湖滨带、农田、滨水公园等。1、人工湿地的形式按照人工湿地污水流动方式，将人工湿地分为表面流人工湿地和潜流人工湿地。潜流型人工湿地有水平流（Horizontal flow）和垂直流（Vertical flow）两种形式。垂直流人工湿地又可分为下行垂直流流人工湿地（Down flowconstructed wetland）和上行垂直流流人工湿地（Up flowconstructed wetland）两类[2]。按照人工湿地工程工艺组合方式，可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地以及复合型人工湿地[3，4]。复合型人工湿地系指，将不同类型的人工湿地工艺，根据场地、气候环境、水质参数及达标要求等客观条件进行系统、优化组合，使其达到最优的净化和处理效果，其所设计和建造出来的人工湿地即复合型人工湿地。不同工艺类型都有其所针对处理的污染形态，单一工艺形态的人工湿地往往不能完全满足污水处理的要求，因此复合型人工湿地是人工湿地建设的常态化工艺组合。2、人工湿地的组成人工湿地污水处理系统是一套复杂的、完善的生物净化处理系统，其主要组成要件有3 个，分别是植物、微生物及微型生物、基质。其植物系指高等维管束植物，包括挺水植物、浮水植物、浮叶植物和沉水植物等。其微生物、微型生物系指植物根系周围的区系微生物、基质表面生物膜及周边的微生物，包括细菌、原生动物、次生动物、浮游植物、浮游动物等。其基质系指人工湿地池床中填充的沙砾、碎石或土壤，主要起到支撑高等植物生长，基质表面附着微生物形成生物膜的作用，是人工湿地净化污水的主要部件之一。在实际运行中，人工湿地系统的水质净化功能并不仅仅是基质、植物、微生物各自净化功能简单加合的结果。笔者认为人工湿地的本质之一就是将基质、植物、微生物以合适的构型和配比组合在一起并形成人工生态系统，从而发挥出“1+1+13”的系统效应，达成高效持续的净化效果。三、人工湿地系统内污染物的去除机理人工湿地污水处理是一个化学处理、物理