潛流人工濕地污水處理技術(shù)進(jìn)展

潛流人工濕地污水處理技術(shù)進(jìn)展

論文導(dǎo)讀：人工濕地根據(jù)水面的位置可分為兩種類型:表面流人工濕地和潛流人工濕地(也稱為淹沒植物床)。優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，論文檢測(cè)，潛流人工濕地污水處理技術(shù)進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：潛流人工濕地，處理性能，影響因素，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

1概述人工濕地根據(jù)水面的位置可分為兩種類型:表面流人工濕地和潛流人工濕地(也稱為淹沒植物床)，潛流人工濕地(Sub-SurfaceFlowConstructedWetlands,SSFCWs)分為水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地。水平潛流人工濕地（HSSFCWs）于20世紀(jì)60年代由德國(guó)的K?theSeidel開創(chuàng)。當(dāng)前，潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)最普通的設(shè)計(jì)是水平潛流人工濕地，但目前垂直潛流人工濕地（VSSFCWs）越來越流行。2潛流人工濕地處理系統(tǒng)的污水處理性能人工濕地污水處理系統(tǒng)是利用植物、土壤、微生物等自然作用過程對(duì)污染物進(jìn)行自然凈化作用而達(dá)到去除污物的目的。它模擬自然濕地具有去除污染物的性能設(shè)計(jì)，但同時(shí)，人工濕地更受人工控制。2.1有機(jī)物和懸浮物的去除有機(jī)物質(zhì)在人工濕地中降解既能發(fā)生在好氧環(huán)境中,也能發(fā)生于厭氧環(huán)境中,且很難界定其比率。潛流人工濕地對(duì)有機(jī)污染物的降解效率（以BOD5、COD為指標(biāo)）和TSS去除效率非常高，JanVymazal根據(jù)Vymazal(2001a)修改的世界各地正在運(yùn)行的水平潛流人工濕地COD、BOD5、TSS的處理效率值分別為75％、85％、83％。2.2N、P的去除潛流人工濕地中N的去除機(jī)理是多種多樣的,包括揮發(fā)、氨化作用、硝化/反硝化、植物吸收和基質(zhì)吸附、細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程。廢水中有機(jī)氮在生物作用下轉(zhuǎn)化成氨(可能是好氧的,也可能是厭氧的),氨在有氧環(huán)境中在硝化細(xì)菌作用下生成硝酸鹽。硝酸鹽的去除機(jī)理有兩個(gè):(1)植物的攝取;(2)反硝化,反硝化被認(rèn)為是長(zhǎng)期的和主要的機(jī)制。潛流人工濕地對(duì)P的去除主要通過基質(zhì)吸附、微生物轉(zhuǎn)化和植物吸收作用來完成?；|(zhì)吸附和滯留能力由氧化還原電位、pH值、Fe、Ca、Al等礦物所控制。這之中,最重要的P截留機(jī)制是配位交換反應(yīng),在該反應(yīng)中磷酸根從Fe,A1水合氧化物中取代水或羥基從而在水合氧化物配位層中形成單原子螯合配位體或雙核配位化合物。如在好氧條件下,中性到酸性環(huán)境中,Fe(III)與P絡(luò)合成穩(wěn)定化合物,但在厭氧條件下,Fe(Ⅲ)被還原為Fe(II),這樣P就會(huì)被釋放出來。3潛流人工濕地系統(tǒng)處理性能的影響因素3.1植物對(duì)系統(tǒng)處理性能的影響植物在人工濕地中的作用是重要的，它是人工濕地的一個(gè)要素之一。國(guó)外最常用的植物種類是蘆葦、香蒲、燈心草、鳳眼蓮、黑三棱、水蔥等。國(guó)內(nèi)采用的植物還有香根草、茭白、苔草、大米草、小葉浮萍、菹草、池杉等。在人工濕地凈化污水過程中，植物的作用可以歸納為三個(gè)重要的方面：（1）直接吸收污水中可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、吸附和富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì)；（2）為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣；（3）增強(qiáng)和維持介質(zhì)的水力傳輸。除此之外，植物根系能分泌多種有機(jī)復(fù)合物，為微生物提供碳源。ChristosS.Akratos等在研究溫度、植物、HRT及滲透介質(zhì)對(duì)小試規(guī)模的水平潛流人工濕地效率影響一文中比較了相同條件下的三個(gè)不同的濕地，一個(gè)種植蘆葦，一個(gè)種植香蒲，一個(gè)不種植植物。他們的處理效率分別是：84.6％、88.3％和85.7％。種植香蒲的濕地比種植蘆葦?shù)臐竦貙?duì)有機(jī)物的去除要高，但種植蘆葦?shù)臐竦貐s比不種植蘆葦?shù)臐竦匾?。所以，他們分析水平潛流人工濕地中有機(jī)物的去除主要是靠微生物的作用來完成；對(duì)于種植香蒲的濕地比種植蘆葦?shù)臐竦匾?，則是因?yàn)橄闫驯忍J葦具有更活躍的根系這個(gè)事實(shí)存在。3.2滲透介質(zhì)對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響Christos,SAkratos等指出基質(zhì)的選擇對(duì)N和P的去除是一個(gè)重要因素。他們?cè)趯?duì)溫度、HRT、植物和滲透介質(zhì)在水平潛流人工濕地小試試驗(yàn)中去除效率方面的影響中得出：來自河床的細(xì)小滲透介質(zhì)(火成石)具有更高的除N和P效果，TKN的去除表現(xiàn)出對(duì)介質(zhì)粒徑尺寸和類型的很大依賴。細(xì)小沙礫(82.5％)比鵝卵石(74.1％)更有效。P-PO43-和TP去除效果受滲透介質(zhì)尺寸和類型的主要影響，因?yàn)槌齈的主要機(jī)理是吸附和沉淀。與鵝卵石介質(zhì)和不同滲透介質(zhì)(粗沙和碎石)的濕地相比，更細(xì)的滲透介質(zhì)在P-PO43-的平均除效果更高(88.％)。這暗示基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)以及基質(zhì)的粒徑對(duì)于脫氮除磷的影響是重大的。3.3進(jìn)水策略對(duì)系統(tǒng)性能的影響水平潛流人工濕地污染物的去除效率依賴于氧化還原環(huán)境和系統(tǒng)內(nèi)氧化還原梯度。進(jìn)出水策略可以分為連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水、連續(xù)進(jìn)水間歇出水、間歇進(jìn)水連續(xù)出水和間歇進(jìn)水間歇出水四種。目前研究進(jìn)出水策略一般集中在進(jìn)水這方面。AracellyCaselles-Osorio等在研究不同進(jìn)水策略和植物存在對(duì)淺層水平流態(tài)潛流人工濕地性能的影響中指出：出水中氨的剩余質(zhì)量，間歇進(jìn)水濕地要比持續(xù)進(jìn)水濕地更低，他們的研究結(jié)果清晰的說明間歇進(jìn)水策略提高了氨的去除效果。論文檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。。間歇進(jìn)水方式提供了比持續(xù)進(jìn)水方式更高的氧化處理環(huán)境，進(jìn)而促成了更高水平的氨去除效果。3.4構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)性能的影響潛流人工濕地的構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)污染物去除有重要影響。長(zhǎng)寬比影響到BOD、TSS和N的去除，一般為4：1；床體深度是人工濕地設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，它的取值取決于所用植物的種類，通常是60-90cm。但AracellyCaselles-Osorio指出：最近研究表明水深影響系統(tǒng)的氧化還原環(huán)境和SSFCWs的去除效率，Garciaetal.發(fā)現(xiàn)小型淺層水平潛流人工濕地在水深為0.27m表現(xiàn)出比水深為0.5m更高的氧化還原電勢(shì)值，較淺的濕地具有更有效的COD和氨的去除。4潛流人工濕地目前所面臨的問題目前所運(yùn)行的潛流人工濕地在脫氮除磷方面并不理想。論文檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。。由于氧供應(yīng)不足而導(dǎo)致氮在硝化方面受到限制，進(jìn)而影響到氮的處理效率低下；磷則由于主要靠基質(zhì)的吸附去除，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行幾年后,基質(zhì)出現(xiàn)飽和，而使系統(tǒng)磷去除大幅降低。論文檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。。除此之外，潛流人工濕地還面臨著另一個(gè)比較棘手的問題――堵塞。莫鳳鸞等從1997年10月開始運(yùn)轉(zhuǎn)到1999年5月對(duì)復(fù)合垂直流人工濕地進(jìn)行小試和中試實(shí)驗(yàn)研究。他們指出：在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷達(dá)到50m左右會(huì)發(fā)生滲透性能下降，進(jìn)而出現(xiàn)系統(tǒng)堵塞現(xiàn)象。除了以上兩點(diǎn)之外，人工濕地污水處理系統(tǒng)還存在一個(gè)難以克服的不足，這也是不可避免的，它的單位污水處理所需面積比較大，若去除BOD5、COD和SS，它需要5m2/PE,若要有效去除N和P則需要的面積更大。5展望潛流人工濕地污水處理技術(shù)做為一種新型的生態(tài)污水處理技術(shù)，實(shí)踐證明，是一種集環(huán)境效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、社會(huì)效應(yīng)于一體的污水處理新方法。潛流人工濕地的優(yōu)點(diǎn)是：投資小、運(yùn)行費(fèi)用低廉、運(yùn)行維護(hù)方便以及污染物去除效果好。缺點(diǎn)是：占地面積較大，傳統(tǒng)基質(zhì)脫氮除磷效果不理想，且易于堵塞。目前，國(guó)內(nèi)外廣大科研工作者正在研究提高脫氮除磷和解決濕地基質(zhì)堵塞的辦法，而且已經(jīng)取得了相應(yīng)的進(jìn)展；由于人工濕地在分散處理方面具有的優(yōu)勢(shì)，我們將看到人工濕地系統(tǒng)將在中國(guó)廣大農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等不能