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我国如何利用人工湿地治理分散性污水
2018/9/18 12:24:03

  人工湿地(CWs)处理技术起源于20世纪70年代,是一种处理污水的综合生态系统。CWs主要依靠介质填料、植物和微生物的物理、化学及生物协同作用来去除水中的污染物。随着近年来我国对污水处理要求的提高,CWs在小城镇及农村分散污水处理方面引起了较大的关注。本文对CWs在我国分散污水处理中的现状进行综述,旨在为今后CWs的研究及设计运行提供参考。

  一、CWs的类型

  CWs为人工修葺的洼地,在底面设置由土壤及填料组成的床体,并种植易于成活、生长速度快、具有吸收污染物能力的水生植物,待处理污水既能够在填料中流动,也可在滤床上部流动。CWs的净水是依靠填料、水生植物及水中微生物三者的生态复合作用完成的。这种生态系统可发挥过滤、沉淀、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解作用去除污染物。一些溶解性有机物可被植物根部吸收,通过收割植物而去除。微生物对可生化有机物作用后的最终产物是CO2和H2O。沉淀与过滤作用可以去除不溶性有机物。

  CWs可分为表面流人工湿地(SFCWs)、潜流人工湿地(SSFCWs)。SFCWs易滋生蚊虫、且温度低时处理效果较差。SSFCWs包括水平潜流(HSFCWs)和垂直潜流(VSFCWs)两种水流途径。HSFCWs中水的流向为水平流,水流经介质填料的过程中污染物得以去除。HSFCWs能够比SFCWs承受更高的负荷,对有机物及重金属去除效果较好,且保温效果好,无恶臭和蚊蝇滋生,但是建造费用及维护和管理费高于SFCWs。VSFCWs中污水在湿地中呈竖流,使滤床常处于一种不饱和的状态,污染物去除效果好,尤其对氮及磷的去除效果更好。

  二、CWs的组成

  1.土壤基质

  CWs的滤床是由人工配比的基质填料构成的,它能为植物和微生物的生长提供合适的环境。常用于CWs基质的有土壤、砂子和砾石等。基质的化学成分和物理性能,如粒径分布、介质的孔隙空间、不均匀性系数和渗透率等对处理效果有很大的影响。污染物处理效果的提高有赖于适合的基质材料。目前学者们也研究了一些替代的材料,如磷灰石、铝土矿、白云石、沸石、红土、石灰石、蛋白土和页岩等天然材料,还有工业副产品,如燃烧石油页岩、粉煤灰、储石、红泥等,以及人造产品类的明矾石、过滤轻质骨料与牡蜗壳。这些基质材料可通过沉淀、过滤、吸附和离子交换去除水中的污染物质。

  2.植物

  植物在CWs中发挥重要的作用,一方面能够吸收污染物,另一方面可以为野生生物提供重要的栖息地,美化环境。植物物种应尽可能是本土的、高增长率的、高生物量的、生态适应性强的并有高积累污染物的能力。用于CWs的植物主要有芦苇、凤眼莲、香蒲、营蒲、美人蕉、旱伞草、花叶芦竹、莲水芹、水葱和菱白等。植物对污水的净化可分为直接净化和间接净化,直接净化是指植物生长过程中吸收和富集了氮磷及重金属等污染物,间接净化是指植物能为微生物等提供有利的生长环境。

  3.微生物

  作为一种湿地生态系统,CWs中也生长繁殖着多种微生物,根据氧气条件的不同,存活有好氧、厌氧及兼氧微生物。CWs中的微生物数量也与湿地的植物有关系。各种微生物主要存在的环境是介质中或植物根部。在不同的微环境下,微生物可通过一系列生物化学作用将有机物降解。微生物在自身净水的同时,还能给予动物或植物营养成分。

  4.藻类

  CWs中藻类也是重要的组成部分。湿地中的藻类能够起到贮藏和转移养分的作用。藻类参与营养成分的吸收固定与释放的循环。且藻类能控制CWs水体的DO、CO2及水体pH值的昼夜变化,这种变化直接影响植物的生长。



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