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人工濕地在污水處理中的應(yīng)用

文檔作者：秦立強(qiáng) 王婷婷文檔來(lái)源：德州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月04日
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人工濕地在污水處理中的應(yīng)用
秦立強(qiáng)王婷婷
(德州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所山東德州253034)
摘要綜述各類(lèi)人工濕地的類(lèi)型，包括自由水面流人工濕地、潛流人工濕地和混合動(dòng)力人工濕地對(duì)城市污水處理的效
果，并對(duì)人工濕地的成本和土地需求進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)估。
關(guān)鍵詞人工濕地廢水處理系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2014)05一058—02
無(wú)法獲得足夠的清潔水已經(jīng)成為影響人類(lèi)健康最普遍
的問(wèn)題，并且在未來(lái)幾十年用水問(wèn)題可能進(jìn)一步惡化?。隨著
用水需求不斷增加而水資源不足．表現(xiàn)在許多發(fā)展中國(guó)家不
同來(lái)源的水(如地下水)已經(jīng)過(guò)度開(kāi)發(fā)。這種短期策略很可能
對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響．如地面沉降．鹽水入侵和生態(tài)系統(tǒng)惡
化。此外．許多發(fā)展中國(guó)家的城市在興建及管理污水處理設(shè)
施方面也普遍比較落后。生態(tài)技術(shù)．如人工濕地污水處理是
對(duì)環(huán)境的保護(hù)和恢復(fù)以及創(chuàng)新的解決方案[2]。人工濕地
(CWS)包括多個(gè)工程化廢水處理系統(tǒng)的處理模塊，包括生
物、化學(xué)和類(lèi)似于在自然處理過(guò)程中發(fā)生的物理過(guò)程。人工
濕地已成功地用于減輕廢水對(duì)環(huán)境的污染．如去除各種各樣
的有機(jī)污染物，懸浮物、病原體、金屬離子和營(yíng)養(yǎng)素以及制藥
和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品[3]。由于較高的去除效，成本較低，操作簡(jiǎn)
單。潛力巨大和養(yǎng)分再利用，人工濕地已日益成為用于廢水
處理的技術(shù)。本研究對(duì)人工濕地當(dāng)前應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行全面論
述．重點(diǎn)討論的是不同類(lèi)型的人工濕地在宏觀層面的表現(xiàn)和
成本與土地空間要求對(duì)人工濕地的影響。
1集中式與分散式污水處理系統(tǒng)
集中式污水處理系統(tǒng)已被認(rèn)為是水污染控制的最佳解
決方案，已盛行于許多工業(yè)化國(guó)家。水處理的基本理念是將
污水排出城市以減少公眾健康的風(fēng)險(xiǎn)。在很大程度上。這種
集中式污水處理方法可以非常有效地解決衛(wèi)生問(wèn)題【4]。但
是。集中式污水處理的方法需要高資金成本．在處理中過(guò)度
依賴(lài)水處理技術(shù)．這對(duì)于人口密度低的地區(qū)不是很適用。的
確．提供大量的清潔水和處理大量廢水意味著大量的投資是
必需的。因此，構(gòu)建集中式處理系統(tǒng)．對(duì)于低收入小型農(nóng)村社
區(qū)或郊區(qū)的人們是一種負(fù)擔(dān)。在我國(guó)可持續(xù)的污水處理系統(tǒng)
應(yīng)側(cè)重于用最少的投資和不太復(fù)雜的操作要求滿(mǎn)足當(dāng)?shù)氐?
需要。
發(fā)展中國(guó)家應(yīng)側(cè)重于滿(mǎn)足當(dāng)?shù)刈钌俚耐顿Y和簡(jiǎn)單的操
作需求。分散式污水處理系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)和集群系統(tǒng)的組合已
成為一個(gè)解決供水和衛(wèi)生問(wèn)題的可行方法。該方法由于其更
靈活，生態(tài)更可持續(xù)．較少的資源密集等優(yōu)點(diǎn)，可被應(yīng)用于社
區(qū)，農(nóng)村，以及工業(yè)，商業(yè)和住宅等【5]。
2人工濕地的特點(diǎn)
在過(guò)去的幾十年里．人工濕地成為人們公認(rèn)的廢水處理
方法。這是由于它們具有較高的污染物去除效率．操作維修
方便，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)展中國(guó)家，人工濕地已用于處理生
活污水，并越來(lái)越多的應(yīng)用于處理其他類(lèi)型的廢水．如工業(yè)
廢水，農(nóng)業(yè)廢水，湖河水，污泥流出物。采油廢水，糖廠廢水，
醫(yī)院污水，實(shí)驗(yàn)室廢水，垃圾填埋場(chǎng)滲濾液和農(nóng)業(yè)徑流。大部
分發(fā)展中國(guó)家有溫暖的熱帶和亞熱帶氣候．溫暖的氣候有利
于人工濕地植物的生長(zhǎng)和微生物活性的提高．很大程度地提
高污染物處理效率[6】。
3不同類(lèi)型的人工濕地
人工濕地處理系統(tǒng)一般分為3類(lèi)：自由水面人工濕地。
潛流人工濕地和混合型人工濕地。其中潛流人工濕地可根據(jù)
流型進(jìn)一步劃分為垂直潛流和水平地下流系統(tǒng)。
(1)自由水面人工濕地系統(tǒng)。系統(tǒng)是在水的表面上，通過(guò)
在水中的植物和相關(guān)的生物膜相復(fù)雜的相互作用產(chǎn)生的處
理工藝。像天然滄海桑田．自由水面人工濕地系統(tǒng)表現(xiàn)出的
生物學(xué)特性可以去除各種成分．使水質(zhì)量提高。由于水層表
面附近是有氧的而更深的水域通常是厭氧的．自由水面人工
濕地系統(tǒng)通常用于處理0．4m以上部分的水域．水力負(fù)荷率
在0．7。5．0cm·d。范圍內(nèi)【71。
自由水面人工濕地能通過(guò)微生物有效地去除有機(jī)物．通
過(guò)過(guò)濾和沉淀去除懸浮固體。自由水面人工濕地可以使總懸
浮固體．化學(xué)需氧量．生化需氧量和病原體的去除率達(dá)到
70％以上【8]。氮的去除效率通常是40％～50％．這主要受很多
因素的限制，包括原水濃度。氮的化學(xué)形式，水溫。季節(jié)，有機(jī)
碳可用性以及溶解氧的濃度[9]。磷的去除率大約維持在40％
～90％．在自由水面人工濕地系統(tǒng)中除磷受限于水體和土壤
之間接觸面積較小[10]。
(2)潛流人工濕地系統(tǒng)。系統(tǒng)是利用可滲透介質(zhì)設(shè)計(jì)的，
介質(zhì)通常為砂，礫石或碎石。人們之前應(yīng)用水平地下流系統(tǒng)
比垂直潛流要多一些，但是近日垂直潛流越來(lái)越流行。水平
地下流系統(tǒng)廢水流入水平地下穿過(guò)粒狀媒介．接觸到好氧．
缺氧和地下厭氧的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在垂直潛流人工濕地系統(tǒng)中．
廢水通過(guò)介質(zhì)垂直被送人整個(gè)表面區(qū)域。潛流人工濕地系統(tǒng)
深度一般為小于0．6斗m，水力負(fù)荷率在2～20cm．d一·范圍內(nèi)。
水平地下流和垂直潛流系統(tǒng)生物需氧量的去除率分別是
75．10％和89．29％?；瘜W(xué)需氧量的去除率分別為66．02％和
64．41％。生活污水通常不含有高濃度的難降解有機(jī)物．因此
大部分的有機(jī)物是不穩(wěn)定并容易降解的。一般來(lái)說(shuō)．在處理
作者簡(jiǎn)介：秦立強(qiáng)(1988一)，男，山東泰安人，本科學(xué)歷，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。
2014．No．5．勺萬(wàn)方數(shù)據(jù)
污水性能上．垂直潛流系統(tǒng)要比水平地下流系統(tǒng)要好一些。格合適．人工濕地相對(duì)于其它污水處理系統(tǒng)要經(jīng)濟(jì)實(shí)用。據(jù)
水平地下流人工濕地可以為反硝化提供良好的條件，但報(bào)道，1個(gè)水平地下流系統(tǒng)的面積約為5m‰g／L BOD，d，
是硝化過(guò)程不容易發(fā)生。而垂直潛流系統(tǒng)則可以去除NH， 而1個(gè)垂直潛流人工濕地需要更少的土地，大約是1～3m2，60
N，但脫氮效果不明顯。垂直潛流系統(tǒng)和水平地下流人工濕m鞏BOD，dm]。有學(xué)者研究了一種新型混合動(dòng)力人工濕地
地的NH廣N去除率分別是70．9％和23．8％；N0，一N的去除率系統(tǒng)。它是將垂直潛流和水平地下流人工濕地系統(tǒng)組合在一
分別是67．76％和44．08％引。人工濕地除磷機(jī)制是廢水與過(guò)起來(lái)處理城市廢水．其混合動(dòng)力系統(tǒng)需要土地面積為0．70～
濾基材接觸時(shí)被植物和微生物吸收，碎裂，浸出和礦化，垂直0．93m‰g／L BOD5d，小于單一的水平地下流系統(tǒng)和垂直潛
潛流系統(tǒng)和水平地下流人工濕地的總磷去除率分別為流人工濕地所需土地[10】。
59．61％和65．96％，因此潛流人工濕地系統(tǒng)具有較大的磷去5 結(jié)論
除潛力[9]。人工濕地是一種適合并可靠的廢水處理技術(shù)．在我國(guó)處
(3)混合動(dòng)力系統(tǒng)。由于不能同時(shí)提供好氧和厭氧的條理各類(lèi)污水處理方法上最具有成本效益．本論述的重點(diǎn)是不
件，單一形式的人工濕地不能達(dá)到總氮的高去除效率。利用同類(lèi)型的人工濕地處理各種污染物的性能。相比于單一的系
自身的優(yōu)點(diǎn)將各種類(lèi)型的人工濕地組合成一個(gè)系統(tǒng)可以達(dá)統(tǒng)．混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是組合各種類(lèi)型的人工濕地。實(shí)現(xiàn)
到較好的污染物處理效果?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)是由垂直潛流系統(tǒng)更高的處理效果。偈S、COD和NH4一N的去除率分別是是
和水平地下流人工濕地系統(tǒng)以分階段的方式組合而成。垂直85．65％、93．82％和80．11％。相比于混合動(dòng)力系統(tǒng)。垂直潛流
潛流系統(tǒng)可以去除有機(jī)物和懸浮固體，并提供硝化過(guò)程，而系統(tǒng)和水平地下流系統(tǒng)對(duì)TP的去除率較高．分別為59．6l％
水平地下流人工濕地系統(tǒng)則可以完成反硝化過(guò)程和進(jìn)一步和65．96％．相比于其它類(lèi)型的人工濕地垂直潛流系統(tǒng)的
去除有機(jī)物和懸浮固體?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的7rsS、BOD，、COD、BOD，去除率最明顯為89．29％。
NH4一N和’rP的去除率比較高，分別為93．82％、84．06％、參考文獻(xiàn)
85．65％、80．11％和54．75％‘13-151。1 宋志文。畢學(xué)軍，曹軍．人工濕地及其在我國(guó)小城市污水處理中的
4 成本和空間需求應(yīng)用．生態(tài)學(xué)雜志，2003，22(3)
(1)成本需求。在廢水處理中傳統(tǒng)的污水處理和增強(qiáng)污2揚(yáng)朝飛沖國(guó)濕地現(xiàn)狀及其保護(hù)對(duì)策沖國(guó)環(huán)境科學(xué)，1995，(6)
泥活性是有效的．但這只能適用于人口稠密的城市。與此相3白曉慧，王寶貞，余敏，等．人工濕地污水處理技術(shù)及其發(fā)展應(yīng)用·哈
反，人工濕地可以應(yīng)用于小社區(qū)，以降低其處理成本。雖然人
爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，32(6)
工濕地系統(tǒng)在建設(shè)成本上優(yōu)勢(shì)并不明顯．但其處理和運(yùn)行維
4 Gik”P(pán)，Tchoh”0910u8 G·11l。”18 of咖eⅡi‘8蛐d dec8“‘出”d
護(hù)成本要哪些常規(guī)污水處理廠低得多：在中國(guó)，人工濕地，絮：羔囂菜菱：菩囂美繁：裂篡’焉：
的建設(shè)成本是164～460美元，m3，這只占建污水處理廠費(fèi)用
(1)
的1，3～l，2。此外，人工濕地系統(tǒng)的處理和運(yùn)行維護(hù)成本是6 zh∞g DQ，T∞sK，Gemberg RM，et a1．Nutrient removal in tmpical
0．0082～0．039美元／m3，而污水處理廠的相應(yīng)費(fèi)用是0．1151～ subsu血ce now con咖lcted wetl¨ds under batch∞d continuous
0．2465美元，m邶71。在我國(guó)山東，一個(gè)池塘和濕地系統(tǒng)的運(yùn)行now conditi蚰s．EnvironMaIlage，2012，96
費(fèi)用大概是82美元，m3．這大約是常規(guī)系統(tǒng)活性污泥工藝成7 Kadlec，RH．compaIison of舶e water ndh嘶zontal subsu如ce treat-
本的50％。北京龍道河人工濕地的處理能力是200m3，d～．其ment wed¨ds．Ecol Eng，2009，35(2)
建造費(fèi)大約是0．02美元，m3，處理費(fèi)用大約是O．03美元／m3． 8 Kadlec，RH·P0nd aIld wetlaIld treatment·water sci‰hnol·2003，48
這只占傳統(tǒng)的污水處理廠費(fèi)用的1，5[18]．
9 VyIIl刪，J·R。”7al耐““‘”8“‘8 1“7“o“8‘yp。ol。o”咖02ed”8‘一
(2)空間需求。人工濕地處理系統(tǒng)通常比常規(guī)廢水處理
land8·Sci Total E“”i”“·2007，380
系統(tǒng)需要更多的空間。在人口密集的地區(qū)，土地價(jià)格往往過(guò)10==篡蘭蓋嘉蘆enk如礎(chǔ)訓(xùn)e8
高，地價(jià)過(guò)高是制約人工濕地發(fā)展的主要因素。如果土地價(jià)
‘
(上接第57頁(yè))
(1)落實(shí)政府保護(hù)主體作用。生態(tài)紅線制度必須與主體
功能區(qū)制度結(jié)合起來(lái)，單靠環(huán)保部門(mén)是很難落實(shí)的。建議采
取政府負(fù)責(zé)，部門(mén)協(xié)同的管理方式，認(rèn)真落實(shí)相關(guān)管理制度，
并形成長(zhǎng)效機(jī)制。
(2)嚴(yán)格查處違法行為。在國(guó)家或者省出臺(tái)有前置威懾
力、事后追責(zé)力罰則后，強(qiáng)化監(jiān)督管理，嚴(yán)格查處違法行為，
真正做到“劃得了、管得住”，充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。
“11．_l，“”¨·．一“¨¨"。岫¨一¨¨··’。¨h-·一‘‘Ⅶ_·一’。Ⅶ··一¨¨l_。“¨¨··’。1．．_l·’“_11．．-。’‘Ⅶ··一l-1．1_一“¨¨l_·“?！耄弧?#168;¨··一．|I_|-_“Ⅶ·-一¨¨"。¨¨·_·。¨¨-·一Ⅶ···。．11．_·，4’?H一一_II-一¨¨¨一¨·-一¨●I-一‰·—Ⅶ¨一¨h·，4
新太陽(yáng)能電池
美國(guó)德州儀器公司和SCE公司宣布．它們開(kāi)發(fā)出1種新
的太陽(yáng)電池，每一單元是直徑不到1毫米的小珠，它們密密麻
麻規(guī)則地分布在柔軟的鋁箔上．就像許多蠶卵緊貼在紙上一
樣。在大約50cm2的面積上便分布有1，700個(gè)這樣的單元。

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