人工湿地污水处理系统原理分析及其性能完善建议

来源:用户上传      作者: 贾建青

　　摘 要 人工湿地污水处理系统作为一种方便快捷、节能经济的生态化污水处理技术在近几年受到广泛的应用，它主要是模拟自然湿地的人工生态系统，将石砂、土壤、煤渣等介质混合并植入植物的污水处理系统。通过物理、化学、生物作用来净化污水，天然无污染。本文从人工湿地污水处理系统的工作原理和性能完善两个方面对其进行分析。
　　关键词 人工湿地；污水处理；原理；完善
　　中图分类号X7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0045-02
　　人工湿地污水处理系统是当前世界上成本最低，消耗最少的污水处理系统，是在天然湿地污水处理系统的基础上发展起来的，对于去除废水中的氮、磷等化学物质效果很明显。国外的人工湿地污水处理系统早在20世纪70年代就已经广泛应用，至今为止，美国和加拿大的人工湿地污水处理系统已经达到300多个，欧洲国家也有500多个。我国的污水处理系统始于“六五”的人工湿地小实验，到现在在人工湿地的研究上也取得了多方面的成就。人工湿地污水处理系统的适用面很广，既可以用于生活污水和工业污水，也可以用于处理矿山废水、垃圾场废水、富营养湖水等等，同时污水处理系统对自然环境不会有损坏，还可以作为自然景观用作观赏。
　　1 人工湿地污水处理系统的工作原理
　　1.1 湿地的主要组成
　　人工湿地主要由介质、植物、微生物3个部分。人工介质不仅可以为植物提供生长所需的营养物质，还可以保证微生物能够稳定的依附其表面。当污水流过人工湿地时，介质可以通过吸附、过滤、离子交换等物理和化学方法来除去水中的化学成分。植物在人工湿地中占有较大的地位，它们是净化污水的关键：首先，水生植物可以直接吸收水中的营养成分，供自己使用，还可以吸附一些重金属和其它的有害物质；其次，这些植物可以为其根系的好氧微生物提供氧气；最后，它们可以加强介质的水力传输能力。湿地中的微生物则主要承担着降解有害物质的作用，水生植物把氧气传输到根区，在植物周围生长的微生物主要分为好氧微生物、兼氧微生物、厌氧微生物，微生物种类繁多，有放线菌、硫细菌、硝化细菌等，它们对对于分解有机物，脱氮去磷有着很大的作用。
　　1.2 人工湿地的工艺形式
　　人工湿地的工艺形式主要分为两种：一种是地表流工艺，废水在湿地的表层流动，水位一般只有20cm~60cm，这种工艺形式的投资较低，负荷较小，但是有很多不便之处，冬季在严寒地区污水可能会结冰，夏季会繁衍蚊子、苍蝇等，还会产生恶臭味；另外一种是地下潜流工艺，废水在湿地地表下流动，这种工艺形式受气候的影响较小，但是投资相对较高，负荷也较大。由湿地净化过的水质因污水水质和污水在湿地中停留时间的不同而有差异，系统可以按照出水水质的要求来选择处理工艺，控制净化时间，设计湿地面积。
　　1.3 人工湿地的净化机理
　　人工湿地通过介质、植物、微生物的共同作用来净化污水，主要是脱氮除磷。脱氮：人工湿地的脱氮主要是通过介质的吸附和过滤，植物的吸收和吸附，微生物的硝化和反硝化。废水中的氮主要分为有机氮和无机氮两种，微生物通过硝化和反硝化可以去掉有机氮，介质的吸附和过滤还有植物的吸收和吸附可以去除水中的无机氮。除磷：人工湿地主要通过化学沉淀、藻类物质的吸收，磷细菌的分解来去除污水中的磷，污水流经人工湿地时，水中的有机磷被磷细菌分解转化，无机磷则被藻类物质吸收，更多的是和介质中的铁、铝、钙的的氧化物发生反应而生成磷酸铁、磷酸铝、磷酸钙这些难以溶解的物质，最后通过沉淀去除。
　　植物的脱氮除磷能力：
　　2 人工湿地污水处理系统的性能完善建议
　　2.1 选择合适的介质
　　介质在人工湿地污水处理系统中有着重大意义，介质的选择将会影响到污水的处理效果，水生植物的生长，微生物的繁衍。目前广泛采用的介质较多的有土壤填料、卵石填料、陶瓷填料等，每种介质都有它的优缺点，但是所有介质的选择都应该要满足以下要求：1）介质的质地要轻，松散度小，有足够的机械强度能够承载植物的生长；2）表面积大，孔隙较多，利于微生物的附着，提高湿地的水力性能；3）介质无污染，不会放射有害物质，化学性能良好；4）在水中的损耗程度较小，形状系数高，有较强的吸附能力，长久使用不会变性；5）过滤效果好，净化后的水质较好，介质中铁、铝、钙的氧化物含量高。
　　2.2 选择合适的植物
　　植物具有一定的观赏效果，能净化空气，还具有气味控制提高污水处理效果的功效，同时也创造了微生物生长的环境，对于人工湿地污水处理系统，选择合适的植物是很重要的。灯芯草能够去除病原体，去除水中的氯化烃和酚类等化学物质；香蒲叶可以吸收水中重金属元素、氯化烃等物质，同时根部能够分泌天然的抗生素，有效地去除水中的细菌；捕蝇草主要用于捕捉蚊子、苍蝇等昆虫；每100g水葱在100小时内可以净化200mg的酚，14天内可以使水中的BOD下降60%~90%；每100g芦苇一天可以分解8mg的酚。在人工湿地的建设中应当根据不同的需要选择合适的植物，以提高污水处理系统的性能。
　　2.3 选择正确的湿地床构造形式
　　人工湿地污水处理系统的湿地床的构造有两种形式：水平流系统，垂直流系统。水平流系统易于除去SS和细菌，在一定的溶解氧水平下可以除去BODs，便于微生物的反硝化作用，但是由于该系统的输氧能力差，所以不利于微生物的硝化作用；垂直流系统由于输氧能力好，利于微生物进行硝化作用，能很好的除去BODs和COD，可以除去水中的细菌，但是它容易堵塞，处理效果不好。最开始人们使用的是水平系统，主要因为它的成本较低，消耗小，后来垂直系统又得以广泛的应用。在选择处理系统的时候，应当将两者结合起来，取长补短，可以将垂直流系统置于系统前面，便于输氧，也可将水平处理系统置于垂直系统前，先去除TSS，防治阻塞。在设计时，要注意两种处理系统的结合使用，创建最有的处理系统构造。
　　3 结论
　　人工湿地处理系统投资较低，运行时耗能较少，同时管理方便，可以创造持续的经济效益，目前它已经在深圳、武汉、上海等地广泛使用，并取得了良好的成效。但是系统还存在着枯草早衰、植物根系较浅，长期有机物质的积累易造成介质的阻塞，占地面积大等缺点，这就需要研究人员在不断的实践中去完善人工湿地污水处理系统。相信随着人们环境保护意识的不断提高和可持续发展观念的传播，人工湿地污水处理系统定能得到更好的应用。
　　
　　参考文献
　　[1]刘玲.人工湿地污水处理技术[J].襄樊职业技术学院报，2004，10.
　　[2]刘真，章北平.人工湿地污水处理系统的分析与优化[J].华中科技大学学报，2003，12.

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