人工湿地在国内最新应用进展

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  摘要:人工湿地是我国近年来兴起的一种生物—生态治污技术,已经成为提高大型水体水质的有效方法。本文介绍了人工湿地在我国水处理方面的最新应用进展,并对今后的研究应用方向做一展望。
  关键词:人工湿地;污水处理;应用实例
  人工湿地是我国近年来兴起的一种生物—生态治污技术,作为一个综合的生态系统,应用生态系统中物种共生、物质循环再生等原理,可处理多种生活污水、工业废水、垃圾渗滤液以及地面径流雨水[1]。该类技术在近十几年内出现了研究热潮,在大量技术原理研究基础上,已有一些应用实例。本文在简要介绍其基本概念的基础上,重点介绍其在不同污水处理领域的最新应用概况。
  1 人工湿地简介
  1.1人工湿地的基本概念
  人工湿地的工艺原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物三重的共同作用来实现对污水的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中,由土壤和填料混合组成填料床,污染水可以在床体的填料缝隙中曲折流动,或在床体表面流动。在不同材质、不同粒径配比的基质填料上种植特定的处理性能好、成活率高的净水植物,形成一个独特的动植物生态环境,对污染水进行处理,从而成为人工建造的、可控制的、工程化的湿地生态系统。当污水通过湿地系统时,其中的污染物质通过沉积、过滤、吸附和分解等作用得到净化[2,3]。人工濕地作为一种新型的污水处理技术,具有处理效果好、投资运行费用低、管理维护水平要求不高、能改善生态环境、取得净化污水、美化景观的综合效果、为野生动物提供栖息场所等诸多优点。
  1.2人工湿地的分类
  人工湿地根据污水在湿地中水面位置的不同,可以分为两类:自由水面人工湿地和潜流型人工湿地[2]。
  自由水面人工湿地的水面位于湿地基质层以上,优点是投资及运行费用低,建造、运行和维护简单。缺点是在达到同等处理效果的条件下,其占地面积大于潜流型湿地,在寒冷季节便会结冰,夏季会繁殖蚊子,还有臭味,污水直接曝露于空气中有传播病菌的可能。目前多和潜流型人工湿地配合使用,治理受污染的河道湖泊,以便提供一定的观赏功能。
  潜流型人工湿地的水面位于基质层以下,潜流式湿地的优点在于其充分利用了湿地的空间,发挥了系统(植物、微生物和基质)间的协同作用,因此在相同面积情况下其处理能力比自由水面型人工湿地有大幅度提高。污水基本上在地面下流动,保温效果好,卫生条件较好,这也是近几年被大量应用的原因。其缺点是和自由水面型湿地相比建造费用高。常用于处理污染较为严重的水体、生活污水和各类工业污水。
  2人工湿地在中国最新应用举例
  2.1 人工湿地净化雨水径流
  武汉市桃花岛人工湿地示范工程,主要用于控制桃花岛小区1.33 km2 汇水面积的初期暴雨径流,主要由储存塘系统、景观塘系统、水平潜流人工湿地系统、复合人工湿地系统等工程组成。储存塘系统总面积20,800m2,设计蓄水量14,500 m3;水平潜流人工湿地采用半地上式布置,面积5,000m2,平均深度0.7 m,采用由砾石、碎石、砂子和种植土组成的组合基质,设计处理水量为700~1,200 m3/d,设计进水水质指标为:SS,120 mg/L;TP,1.6mg/L;TN,20 mg/L;CODCr,160mg/L。景观塘系统总面积3,100m2 。复合人工湿地系统包括一个垂直流人工湿地、三个水平潜流人工湿地和两个表流人工湿地,垂直流人工湿地面积为300m2,水平潛流人工湿地面积为1,500 m2,平均深度0.5 m,采用由砾石、碎石和砂子组成的组合基质,设计处理水量为560~900m3/d,设计进水水质指标为:SS,120 mg/L;TP,1.6 mg/L;TN,20mg/L;CODCr,160 mg/L。桃花岛人工湿地邻湖而建,离居民区很近,湿地出水直接排入湖中。湿地自建成运行至今已有2年多时间,运行一切正常[4]。
  2.2 人工湿地处理生活污水
  浙江嘉兴桐乡大麻建设一个占地8,000m2的人工湿地,总投资100万元。附近200户居民的生活污水通过污水管道,可以直接排放到人工湿地系统,通过三级潜流湿地后,大部分污染物得到有效去除。通过人工湿地处理后的出水流入生态塘处理系统再次除污后,完全达到排放标准。这个湿地生态系统一方面可以充分利用水体中生物群落高效地降解水体中的营养物质;另一方面可以为整个水体生物圈营造最合适的栖息环境,从而恢复或建立健康的生态水环境,达到水质净化的目的。该湿地操作简便,还能长久维持,几乎不需要消耗任何化学制剂。人工湿地污水处理系统运用自动控制技术操作,运行费用极低,每吨污水处理的运行费用仅为0.172元 [5] 。
  2.3 人工湿地处理油田废水
  吉林油田采用传统的气浮-生化技术与人工湿地相结合的联合处理工艺,对某采油厂采油废水进行了处理。经过调试,其化学需氧量去除率达到86.8%,石油类物质去除率达到83.8%,而且该工艺具有较强的耐冲击负荷能力。当进水中的化学需氧量在500mg/L以下且有大幅度波动时,该系仍可稳定运行,生物氧化段沉淀池出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准[6]。辽河石油勘探局特油公司一号集中处理站采用人工芦苇湿地特稠油采出水,水量为500~1,500 m3/d,据此确定设计流量为800m3/d。这种采出水的含油量和COD分别高达10,000mg/L和30,000 mg/L,氮、磷和BOD5含量非常低, BOD5∶COD 仅为0.018~0.088,可生化性极差。预处理采用有效的隔油、浮选单元,从而保证了后处理单元对进水水质的要求;生物后处理单元选用一次性基建费用和运行费用均较低的兼性稳定塘,增加了厌氧塘和湿地处理单元。其中应用两个人工芦苇湿地,人工芦苇湿地Ⅰ主要设计参数:有效面积为17,340 m2,有效水深为0.3 m,布水速率为2.54 cm/d。人工芦苇湿地Ⅱ主要设计参数:有效面积为19,196m2,有效水深为0.3m,布水速率为2.54cm/d。经过了复合人工湿地塘床系统处理后,特稠油采出水可以实现达标排放[7]。   2.4 人工湿地处理医院废水
  台湾省嘉义县慈济医院污水处理站二级处理出水采用人工湿地处理,以达到深度降解并去除TN的目的。设计总面积782m2人工湿地系统,其中自由表面流型( FWS)人工湿地450m2和潜流型(SSF)人工湿地186m2,最后连接生态景观池面积146m2,每日平均抽取30m3污水(二级处理出水),水力负荷为0.05 m/d。早期运行结果显示,TN去除率为44 %,NO3- —N去除率FWS湿地为15 %,SSF 湿地为34 %。试验进行到稳定运行期,调高流量至70~100 m3 / d,水力负荷为0. 11~0. 16 m/ d,结果显示,NO3- —N 去除率达68 %;比较FWS 与SSF 湿地的NO3-—N 的去除速率,FWS 湿地为2. 48 g/ (m2·d),SSF湿地为3.61 g/ (m2·d) [8]。
  2.5人工湿地处理啤酒废水
  彭举威[9]等报道了间歇流人工湿地处理啤酒废水的特性。啤酒废水经酸化预处理后,从进水口由床体底部进入人工湿地。床体中充填适量石灰石,起到了调节pH 值和提高氧化还原电位(ORP) 的作用。在进水12 h,排水12 h,水力停留时间(HRT) 4d的条件下,面积负荷1,080 kg COD/ha·d,有效容积负荷0.092 kgCOD/ m3·d,系统出水COD浓度小于100mg/L。进水6 h,排水6 h,HRT 2 d,周期處理水量不变,面积负荷2,160 kgCOD/ ha·d,有效容积负荷0.184 kg COD/ m3·d,系統出水COD 浓度小于100 mg/ L。 结果表明,间歇流方式进出水,可以最大程度地利用床体上层的大气复氧,缓解了水生植物根系放氧不足的矛盾;适当缩短间歇流周期,可以提高系统处理废水的能力。
  2.6 人工湿地处理高尔夫球场废水
  合肥市紫蓬湾高尔夫球场应用人工湿地处理球场污水,球场占地1,200 亩,毗邻大堰湾水库。球场范围内的灌溉水及雨水通过场区内的浅排、深排管网会流至球场内湖中,内湖在汇集的水位高于溢水口时就排放至堰湾水库。在内湖水流向大堰湾水库的区域,采用潜流式人工湿地的方式对球场雨污水进行处理,设计日处理能力为300m3,由两个相同的湿地单元串联建设而成,中间建有一起跌水作用的出水堰将两个单元进行连接。人工湿地内部通过数根打孔的布水管将污水均匀的分配入一级湿地中,经过中间的出水堰溢流至二级湿地中,经过湿地及植物的处理作用后,外排到大堰湾水库中。在整个潜流湿地中,没有用到任何动力提升设备,完全利用水流自流。在系统中通过自动增氧装置的布设一方面增加管路中污水与空气的接触,增强大气输氧作用,另一方面,本系统在不定期进水、出水的运行方式,系统出水时,快速排干有利于空气通过自动增氧装置被抽吸进入填料内部。
  运行结果显示,整个系统表现了良好的污染物去除效率,COD去除率达到87.6%;BOD5去除率达到89.4%;SS去除率达到90.62%;NH3—N去除率达到85.22%;TP去除率达到94.6%[10]。
  2.7 人工湿地处理糠醛生产废水
  彭举威[11]根据糠醛生产废水的特点,利用生产企业所处低洼盐碱地改造成表面流人工湿地,废水在湿地内以自然消耗的方式处理,无外排,处理的废水量等于湿地内废水的自然蒸发量、植物的蒸腾量与植物的贮存量。研究表明,经湿地处理后的废水COD 去除率平均为94 %,TN 去除率平均为65 %,TOC 去除率平均为94. 9 %。处理后的废水p H 值为6. 22 。
  废水处理工艺主要为废水预处理系统和废水湿地处理系两部分:预处理系统包括沉砂池、提升泵、集配水井、沉淀池和水解酸化反应池等;湿地系统采用污水预处理(凉水池)、集水井和表面流人工湿地。湿地建于厂区外1.5km 处,凉水池长30 m,宽20m,池内水深0.5 m;湿地内种有芦苇,少有苔草杂生其中;湿地由8组长方形缓坡单元组成,每一湿地单元长112m,宽28m,各单元有串通管,运行时布水水深为5 cm。设计废水无外排,处理废水量(含降水量) 等于自然蒸发量、植物蒸腾量与植物体内贮存量。
  该厂为不连续生产,年生产时间约为8个月,冬季停产,日排放废水量为200 m3,废水中COD质量浓度为10~15g/ L,BOD5质量浓度平均为3.6 g/L,p H 值为2~3,TN质量浓度约为20mg/ L,TOC质量浓度约为20 g/ L;色度约为100。
  3 建议与展望
  (1)我国虽然已经建成多个人工湿地,且涉及到多个水处理领域,但我国人工湿地研究和建设才刚刚起步,今后不仅需要在科学研究上狠下工夫,而且要更加拓宽其应用领域,使其在水环境净化的各个领域都能发挥到自己应有的作用。
  (2)人工湿地的应用与地域及气候等自然条件密切相关,设计方案也更加灵活,要在总结已有工程经验的基础上有创新的发展,新项目的设计要充分利用当地自然条件,发挥地区优势,要根据当地气候、植被特点给出相应的设计方案,不能完全照搬国外或国内已有项目。
  (3)我国已经建设成多个运行良好的人工湿地工程,要对这些已有工程做更加深入的研究和探讨,总结成功或失败的宝贵经验,在对已有工程进行优化改进的同时,将这些成功经验应用到新项目方案的设计中,使新建项目更加合理高效,对其更广泛的应用推广奠定基础。
  参考文献
  1白晓慧,王宝贞,余敏等.人工湿地污水处理技术及其发展应用[J]. 哈尔滨建筑大学学报,1999,32(6):88-92.
  2尹军,崔玉波.人工湿地污水处理技术[M].北京: 化学工业出版社,2006.
  3郑梅.人工湿地处理技术在农村生活污水处理中的应用[J].现代农业科技,2010, (23):264,266.
  4尹炜,叶闽,雷阿林.不同类型人工湿地的运行比较[J].人民长江, 2008, 39(2):60-62.
  5雷领, 吴繁, 胡丹, 等.浅谈人工湿地处理城镇污水[J].江西化工, 2007, (1) : 46- 48.
  6施春雨,李景新,陈明辉. 用气浮—生化技术与人工湿地联合工艺处理采油污水[J].油气田环境保护,2004,11(1) : 24-26.
  7籍国东,孙铁珩,郭书海.稠油采出水的人工湿地塘床处理系统设计[J].中国给水排水,2002,18(5) : 62-64.
  8 李超然.人工湿地深度处理医院污水的研究[J]. 给水排水,2010,36(11) : 86-89.
  9彭举威,崔玉波,赵可.间歇流人工湿地处理啤酒废水的特性[J].吉林建筑工程学院学报,2004,21(3):4-6.
  10 杨圣广,马振明.人工湿地在高尔夫球场污水处理中的应用[J],中小企业管理与科技,2010,12:200-201.
  11彭举威,康春莉,崔玉波等. 吉林大学学报(地球科学版), 2010, 40(6):1419-1423
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