《湖南水利水電)2011年第4期人工濕地污水處理技術李強胡卓詹鷳(長沙梅溪湖實業(yè)有限公司 長沙市410205) (中南林業(yè)科技大學 長沙市410004)[摘要]文章敘述了人工濕地污水處理技術的定義、形式、組成、原理。人工濕地作為一個特殊的濕地系統(tǒng),是正在不斷得到研究應用和發(fā)展的污水處理實用新技術,具有投資低、出水水質好、抗沖擊力強、增加綠地面改善和美化生態(tài)環(huán)境、操作簡單、維護和運行費用低廉等優(yōu)點。這項技術適合我國國情,尤其適合廣大農村、中小城市的污水處理,具有極廣闊的應用前景。[關鍵詞]人工濕地污水處理濕地組合 去除機理藝形態(tài)的人工濕地往往不能完全滿足污水處理的要求,因1人工濕地定義此復合型人工濕地是人工濕地建設的常態(tài)化工藝組合。人工濕地與天然濕地是兩個不同的概念，實際工作2.2 人工濕地的組成中,常有混淆。根據<人工濕地污水處理工程技術規(guī)范>人工濕地污水處理系統(tǒng)是- - 套復雜的、完善的生物(HJ 2005- 2010)文件的界定,人工濕地系指“人工筑成水凈化處理系統(tǒng) ,其主要組成要件有3個,分別是植物、微池或溝槽,底面鋪設防滲漏隔水層.充填-定深度的基質生物及微型生物、基質問。層,種植水生植物,利用基質、植物、微生物的物理、化學、其植物系指高等維管束植物,包括挺水植物、浮水植生物三重協(xié)同作用使污水得到凈化”的一種工程構造體"。物 、浮葉植物和沉水植物等。而天然濕地系指有高等生物(包括動植物及微生物)的水其微生物、微型生物系指植物根系周圍的區(qū)系微生環(huán)境,包括沼澤、淺水湖泊、自然河道、水域湖濱帶、農田、物 、基質表面生物膜及周邊的微生物,包括細菌、原生動濱水公園等。物、次生動物、浮游植物、浮游動物等。其基質系指人工濕地池床中填充的沙礫、碎石或土2人工濕地的形式和組成壤,主要起到支撐高等植物生長,基質表面附著微生物形2.1人工濕地 的形式成生物膜的作用,是人工濕地凈化污水的主要部件之一。按照人工濕地污水流動方式，將人工濕地分為表面在實際運行中,人工濕地系統(tǒng)的水質凈化功能并不僅流人工濕地和潛流人工濕地。潛流型人工濕地有水平流僅是基質 植物、微生物各自凈化功能簡單加合的結果。筆(Horizontal flow)和垂直流(Vertical flow)兩種形式。垂直流者認為 ,人工濕地的本質之一就是將基質、植物、微生物以人工濕地又可分為下行垂直流流人工濕地(Down flow合 適的構型和配比組合在一起并形成人工生態(tài)系統(tǒng),從而constructed weland)和上行垂直流流人工濕地(Up flow發(fā)揮 出“1+1+1>3”的系統(tǒng)效應,達成高效持續(xù)的凈化效果。constructed wetland)兩類網。按照人工濕地工程工藝組合方3人工濕地系統(tǒng)內污染物的去除機理式,可分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地以及復合型人工濕地。人工濕地污水處理是-一個化學處理、物理處理和生復合型人工濕地系指,將不同類型的人工濕地工藝，物處理 相結合的過程。其化學處理過程是氧化分解,物理根據場地、氣候環(huán)境、水質參數及達標要求等客觀條件進處理過程是過濾和吸附牛物外理討程是吸收利用和分行系統(tǒng)、優(yōu)化組合,使其達到最優(yōu)的凈化和處理效果,其解。 人工濕地中國煤化工s物(環(huán)境影響主所設計和建造出來的人工濕地即復合型人工濕地。力因子)主要)MHCN M H G(BOD .COD)、不同工藝類型都有其所針對處理的污染形態(tài),單一工重金 屬及病原物。8.李強胡卓詹鵬1/人工濕地污水處理技術(1)氮的去除。根系表面則可能富集反硝化菌,實現反硝化脫氨0.1。氮是影響水體富營養(yǎng)化的主要因子,影響水體水質(5)重金屬的去除。的指標主要為總氮(TN)和氨氮(NH;N)。污水中,含氮化人工濕地對重金屬的去除主要集中在植物對重金屬合物主要是以有機氮,如蛋白質、尿素、胺類化合物、硝基的去除作用上,包括植物的穩(wěn)定、生物富集和攝取吸附?；衔镆约鞍被岬刃问酱嬖诘模送庖埠猩贁档陌绷硗膺€可以通過植物揮發(fā)、甲基化等作用達到目的。另-態(tài)氮如氨氣(NH,)及銨(NH+)等。方面,就是濕地填料對重金屬的固著和吸附凹。氮的去除主要依靠硝化/反硝化反應、氨氣揮發(fā)、氨4人工濕地的組合與運行機理化、植物吸收和填料附著幾種形式。微生物分解有機氮化合物產生氨的過程稱為氨化作完整的人工濕地污水處理系統(tǒng)-般由預處理工藝、用,很多細菌、真菌和放線菌都能分解蛋白質及其含氮衍前處理工藝、主體處理工藝和末端處理工藝4個部分組成。生物，其中分解能力強并釋放出氨的微生物稱為氨化微不同類型的污水其處理工藝組合不盡相同,一些工程的生物,在氨化微生物的作用下,有機氮化合物分解、轉化預處理和前處理工藝合二為- - ,或沒有末端處理工藝。為氨態(tài)氮。.組成復合型人工濕地的工藝形式主要有以下幾類，硝化反應是在好氧條件下,硝化細菌將銨離子(NH*)其所針 對處理的污染物及機理如下。轉化為硝酸鹽氮(NO;)和亞硝酸鹽氮(NO;)的過程,以利4.1 預處理系統(tǒng)植物的吸收和利用。在實際工程中，預處理系統(tǒng)屬于污水進人人工濕地反硝化反應是指在無氧的條件下，反硝化菌將硝酸污水處理系統(tǒng)前的物理處理工藝,一般包括欄污格柵、緩鹽氮(NO; )和亞硝酸鹽氨(NO2)還原為氮氣,并部分釋放沖池沉沙池及快速滲濾池等。實際工程中,往往結合相到空氣中的過程。關工藝進行，如緩沖池結合沉沙池建造。人工工地污水處理系統(tǒng)中氮的去除過程，是一個通4.2 前處理系統(tǒng)過氮的氨化硝化/反硝化作用,將高分子復雜的有機氮轉前處理系統(tǒng)是指人工濕地污水處理工程的前端(或化為低分子簡單的無機氮，再將無機氮轉化為可消耗分稱前段)處理工藝,其主要作用是通過生物降解,降低污解、吸收利用和揮發(fā)的離子態(tài)氮的過程網。染負荷分解大顆粒污染分子,將復雜的有機物轉化為簡另外,一些形態(tài)穩(wěn)定不易分解的氮體,會為填料表層單的無機物等。常見的前處理工藝包括生物塘、水解酸化所形成的生物膜吸附并附著,截留于人工濕地的填料中。池、接觸氧化池等。(2)磷的去除。4.3 人工濕地污水處理主體工藝污水中的磷主要是以有機磷和無機磷兩種形式存此處所說的主體處理工藝即表面流人工濕地、垂直在,其去除途徑主要包括微生物同化、填料吸附、植物吸潛流人工濕地及水平潛流人工濕地3種工藝類型。一般收及污泥沉淀幾種形式。而工程實際及理論研究均表明,主處理工藝所占面積約為整個工程面積的60%70%左污水中磷的去除是以填料吸附及污泥沉淀為主”。右,所以稱為主體處理工藝。(3)懸浮物的去除。(1)表面流人工濕地。懸浮物(SS)的去除主要通過填料的過濾、污泥沉淀表面流人工濕地指污水在基質層表面以上,從池體及根系附著來完成。高水力負荷人工濕地污水處理系統(tǒng)進水端水平流向出水端的人工濕地。中的藻類物質及ss的去除率可以達到99.93%。表面流人工濕地的水力負荷較低,對水體的凈化處理(4)有機污染的去除。效果有限。其主要通過構建好氧生態(tài)環(huán)境來降解水體污染，人工濕地系統(tǒng)中，不溶性的有機物主要通過物理反并利用植物根系莖表組織等器官的吸收作用來去除部分應,如濕地的沉淀、過濾作用而被截留;可溶性的有機物富營養(yǎng)物質,沉淀部分絮狀物以達到凈化水質的目的叫。則通過系統(tǒng)填料及植物根系表層所街生生物膜的吸收、表面流人工濕地的表面水力負荷為<0.1m)/m2}d,實吸附及生物降解過程而被分解去除。其分解降解的過程際操作時,具體的水力負荷還應根據水質情況考慮。由多種微生物通過好氧和厭氧代謝來完成。(2)垂直潛流人工濕地。在人工濕地系統(tǒng)中,基質、植物、微生物各自都具有污垂直潛流人工混地縣指污水垂百浦討池體中基質層染物凈化功能,例如采用爐渣為基質的人工濕地系統(tǒng)具有的人工濕地。TYH中國煤化工較強的除磷效果;選擇蘆葦、風車草等為濕地配置植物,可垂直潛流cN MHG縱向流向填料.在植物速生期吸收、脫離大量的氮磷;而濕地基質和植物床的底層,床體處于相對不飽和狀態(tài)，因此,氧氣可通過29李強胡卓詹鵬/人工濕地污水處理技術污水的垂直滴落、大氣擴散與植物的傳輸進入濕地系統(tǒng),(2)人工濕地的建設要注重其環(huán)境效應和社會效應。使系統(tǒng)滿足好氧處理的要求，使系統(tǒng)內污染處理處于硝提倡人工濕地建設的景觀化和功能化,使人工濕地在具備化反應的過程啊。污水處理功能的同時還能改善周邊環(huán)境,提升社區(qū)品質。據研究結果顯示，垂直潛流人工濕地對氨氮的去除(3)全國農村環(huán)境污染防治規(guī)劃綱要(2007~2020年)效果較好。其所選擇的填料粒徑在(1.0~2.0) cm之間。提出,要在我國的廣“大農村進行污水處理的推廣與應用，(3)水平潛流人工濕地。而人工濕地正是其推廣的模式之一。因此,切合我國農村水平潛流人工濕地是指污水在基質層表面以下,從環(huán)境實際，結合農村具體條件,探討出一套切實有行的農池體進水端水平流向出水端的人工濕地。村污染人工濕地綜合整治方案將是其推廣應用的當務水平潛流人工濕地的填料系統(tǒng),處于底部厭氧、中部之急。兼氧和上部好氧的狀態(tài)，適宜濕地系統(tǒng)內微生物的好氧和厭氧代謝,對各種有機污染的處理效果相對較好凹。水參考文獻平潛流人工濕地的填料粒徑在(2.0~6.0) cm之間。1 HJ 2005- -2010.人工濕地污水處理工程技術規(guī)范[S]北京:中國環(huán)境科學出顛社,2011.4.4 后處理人工濕地系統(tǒng)的后處理工藝，也叫末端處理工藝,通.2吳振斌.復合垂直流人工濕地[M].北京:科學出版社,008:3.3劉雯,崔理華.水平流-垂直流復合人工濕地系統(tǒng)對污水的凈化效常起到殺菌消毒.強化出水水質、改善景觀效果等的作用。果研克[].農業(yè)環(huán)境科學學報,2004,23(3):604 606.常用的工藝主要包括表流濕地和好氧生物塘(水景塘)4楊文好,王德建厭氧池~兩級復合型潛流人工濕地工藝設計[].環(huán)造景、沙濾池過濾、紫外線消毒或配藥消毒等。境科學2010,23(3);:1-4.5汪俊三人工濕地污水處理技術[M].廣州:華南環(huán)境科學研究所,5人工濕地需要注意的因素2007:20-25.(1)防滲。6盧少勇,金相燦人工濕地氮的去除機理[I生態(tài)學報,2006,26(8):對于以水源補給為目的的人工濕地，滲漏會導致補2670-2677.7盧少勇,金相燦人工濕地的磷去除機理[門.生尚環(huán)境,2006,15(2);:給水源不足,降低濕地的功能;對于以污水處理為目的的391-396.人工濕地,滲漏會導致地下水源的污染,因此,任何一個8汪俊三,草環(huán).高水力負荷人工濕地處理富管養(yǎng)化湖水[J].中國給水人工濕地的建設,都必須考慮防滲防漏呵。排.2005,21(2):1-4. .人工濕地防滲的方式有素混池底、鋼混池底、素土夯9 湯顯強,黃歲棵，人工濕地去污機理及其四內外應用現狀[].水處理實+土工膜防滲等。.技,2007,33(2):9-13.10崔理華,朱夕珍:煤渣草炭基質垂直流人工濕地系統(tǒng)對城市污水(2)植物的栽植。人工濕地中的填料只為植物的生長提供固著的基的凈化效果[J生態(tài)應用學報,2003, 14(4):597- -600.質,其營養(yǎng)的來源主要依靠水體補充。實際工程中,很多11徐德福,李映雪.用于污水處理的人工濕地的基質植物及笑配置人都采取在濕地填料表層覆土栽植的方式，這樣的結果[{]濕地科學20075(1);32 -37.12實磊,周永章.酸礦水中重金屬人工濕地處理機理研究[小.環(huán)境科是導致濕地系統(tǒng)的堵塞”。學與掛術2002911)191)1111(3)維護管理。.13耿琦鵬,洪劍明.人工濕地凈化污水機理研究進展[].南水北調與植物裁植完成后的人工濕地水位控制和管理是影響水利科技,2006,4(5);43-. -45.植物成活的關鍵調。一般在栽植后的(10~15) d,以(3~5)14蘆秀青.垂直流人工濕地水力學規(guī)律與數學模型研完[D].式漢:華cm的淺水管護為主。待植物生長恢復并開始分生分蘗開中科技大學,2010.15汪俊三.桂物碎石床人工濕地污水處理技術和我的工程案例[M].始,水位降低平至填料表面。后期正常管理階段,可以將北京:中國環(huán)境科學出版社2009.水位降到填料表層(3-5) cm以下。16昊振斌復合垂直流人工濕地[M].北京:科學出版社,2008.正常管理階段的植物,根據植物生長長勢,每年清理17雷明,事凌云人工濕地土壤堵塞現象及機理探討{小.工業(yè)水處理,1~2次。第一次為生長高峰期的7~8月，第二次為次年開2004,24(10):9-12.春萌發(fā)前的1~2月。只清理一次的,以初春為主。.18蚓紅,劉學燕人工濕地桂物系統(tǒng)優(yōu)化管理研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2004,23(5);1 003-1 008.6結語中國煤化工a期:2011-06-21)(1)人工濕地作為一門新興的學科和應用技術,對YHCNMH G .于我國生態(tài)型社區(qū)的建設具有非常重要的意義和作用。30.