人工湿地污水处理技术是70年代末发展起来的一种污水处理新技术。它具有处理效果好,对BOD5的去除率可达85%-95%,COD的去除率可达80%;氮磷去除能力强,对TN和TP的去除率可达60%和90%,且运转维护管理方便、工程基建和运转费用底,同时可使污水处理与环境生态建设有机结合,在处理污水的同时创造城市生态景观、中水回用等特点被广泛应用。

2人工湿地的定义及分类

2.1 人工湿地的定义

人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统,是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定的比例构成基质,并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。它是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如砾石、沸石等)混合组成填料床,使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动,并在床体表面种植具有性能好,成活率高,抗水性强,生长周期长,美观及具有经济价值的水生植物形成一个独特的动植物生态体系。

人工湿地技术-国投盛世

人工湿地去除的污染物范围广泛,包括N、P、SS、有机物、微量元素、病原体等。有关研究结果表明,在进水浓度较低的条件下,人工湿地对BOD5的去除率可达85%~95%,COD去除率可达80%以上,处理出水中BOD5的浓度在10mg/l左右,SS小于20mg/l。废水中大部分有机物作为异样微生物的有机养分,最终被转化为微生物体及CO2、H2O。

人工湿地面积可根据实际情况而定,在那些目前还不具备建造污水处理厂的城郊建造人工湿地,将生活污水排入,利用所种植物对其进行处理,然后再排入自然水系,保护水体;还有些人工湿地属于加强型的,在污水处理厂二级处理后达《城镇污水处理厂出水水质标准》要求的尾水直接接入人工湿地,经过人工湿地来达到加强处理效果。

2.2 人工湿地的分类

根据湿地中主要植物形式人工湿地可分为:

1、浮游植物系统;

2、挺水植物系统;

3、沉水植物系统。

其中沉水植物系统还处于实验室研究阶段,其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的深度处理。浮游植物主要用于N,P去除和提高传统稳定塘效率。目前一般所指人工湿地系统都是指挺水植物系统。挺水植物系统根据废水流经的方式,可分为地表流湿地(SFW)、潜流湿地(SSFW)、垂直流湿地(VFW)。地表流湿地和垂直流湿地因环境条件差易孳生蚊虫,易受气温影响及对基建要求较高,现多不再采用。所以人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。

3、人工湿地的特点

人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统,具有如下优点:①建造和运行费用便宜;②易于维护,技术含量低;③可进行有效可靠的废水处理;④可缓冲对水力和污染负荷的冲击;⑤可提供和间接提供效益,如水产、造纸原料、娱乐和教育。但也有不足;占地面积大、易受病虫害影响等。一般在人工湿地中选择一种或几种植物作为优势种栽种,有利于植物的快速生长,但在实际的应用过程中,当人工湿地略为干旱时,杂草便大量地入侵,并抑制栽种植物的生长,因此对湿地进行长期维护、修剪,提高大型植物的生长速度很重要。

3.1 污水处理厂人工湿地处理系统

广东某污水处理厂人工湿地于2009年7月建成投入使用占地面积3万平方米,日处理量2万m3/d废水。目前各种植物长势良好,已达到具有处理能力的规模,形成一个植物多样、美丽的湿地公园。湿地公园种植有5种植物有:再力花、纸莎草、美人蕉、风车草、花叶芦荻。污水经二级处理后进入人工湿地,通过砾石场及二级池吸附污水场颗粒物后进入植物池处理有机物及余氮、磷、钾。具体工艺为:

二级处理厂出水→挺水植物塘→一级生物塘(高等水生维管束植物按照生态营养薄膜技术设计)→一级植物碎石床→二级水生物塘→二级植物碎石床→植物砂滤池→出水。

根据两年多的运行报表显示,出水常年达国家地表水Ⅲ类水质要求。其处理流程图见图1所示:

人工湿地技术-国投盛世

图1:人工湿地工艺流程图

植物在人工湿地中主要作用有:吸收利用和吸附富集污染物质;输送氧气到湿地系统,提供根区微生物生长、繁殖和降解所需的氧;维持和加强人工湿地系统内的水力传输,维持系统稳定等。需建成几年后才达到完全稳定的运行。该工艺按地表Ⅲ类水水质要求设计出水水质见表1所示:

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且其运行费用与其它污水处理厂的相比具有较高的环境效益、经济效益。就深圳市人工湿地为例其运行费用为0.02元/m3仅为传统活性污泥法的10%。深圳百泥坑人工湿地处理系统与其它污水处理厂的比较见表2。

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总得来说,人工湿地是通过人工设计建造的一种新型污水处理工艺,使人与环境、生物与环境、生物与生物、社会经济发展与资源环境以及生态系统与生态系统之间协调发展是它的重要特点。人工湿地污水处理系统是一种较好的废水处理方式,特别是它充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益,因此具有较高的环境效益、经济效益及社会效益,比较适合于处理水量不大、水质变化不很大、管理水平不很 高的城镇污水处理。