潜流人工湿地污水处理技术的进展_教学论文

潜流人工湿地污水处理技术的进展: 来源: 查字典生物网| 2016-01-25 发表| 教学分类：教学论文

人工湿地根据水面的位置可分为两种类型:表面流人工湿地和潜流人工湿地(也称为淹没植物床)。优点和缺点,论文检测,潜流人工湿地污水处理技术进展。

关键词:潜流人工湿地,处理性能,影响因素,优点和缺点

1 概述

人工湿地根据水面的位置可分为两种类型:表面流人工湿地和潜流人工湿地(也称为淹没植物床),潜流人工湿地(Sub-Surface Flow Constructed Wetlands,SSF CWs)分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。水平潜流人工湿地(HSSF CWs)于20世纪60年代由德国的K?the Seidel开创。当前,潜流人工湿地污水处理系统最普通的设计是水平潜流人工湿地,但目前垂直潜流人工湿地(VSSF CWs)越来越流行。

2 潜流人工湿地处理系统的污水处理性能

人工湿地污水处理系统是利用植物、土壤、微生物等自然作用过程对污染物进行自然净化作用而达到去除污物的目的。它模拟自然湿地具有去除污染物的性能设计,但同时,人工湿地更受人工控制。

2.1 有机物和悬浮物的去除

有机物质在人工湿地中降解既能发生在好氧环境中,也能发生于厌氧环境中,且很难界定其比率。潜流人工湿地对有机污染物的降解效率(以BOD5、COD为指标)和TSS去除效率非常高,Jan Vymazal根据Vymazal (2001a)修改的世界各地正在运行的水平潜流人工湿地COD、BOD5、TSS的处理效率值分别为75%、85%、83%。

2.2 N、P的去除

潜流人工湿地中N的去除机理是多种多样的,包括挥发、氨化作用、硝化/反硝化、植物吸收和基质吸附、细菌转化过程。废水中有机氮在生物作用下转化成氨(可能是好氧的,也可能是厌氧的),氨在有氧环境中在硝化细菌作用下生成硝酸盐。硝酸盐的去除机理有两个: (1)植物的摄取; (2)反硝化,反硝化被认为是长期的和主要的机制。

潜流人工湿地对P的去除主要通过基质吸附、微生物转化和植物吸收作用来完成。基质吸附和滞留能力由氧化还原电位、pH值、Fe、Ca、Al等矿物所控制。这之中,最重要的P截留机制是配位交换反应,在该反应中磷酸根从Fe,A1水合氧化物中取代水或羟基从而在水合氧化物配位层中形成单原子螯合配位体或双核配位化合物。如在好氧条件下,中性到酸性环境中,Fe(III)与P络合成稳定化合物,但在厌氧条件下,Fe(Ⅲ)被还原为Fe(II),这样P就会被释放出来。

3 潜流人工湿地系统处理性能的影响因素

3.1 植物对系统处理性能的影响

植物在人工湿地中的作用是重要的,它是人工湿地的一个要素之一。国外最常用的植物种类是芦苇、香蒲、灯心草、凤眼莲、黑三棱、水葱等。国内采用的植物还有香根草、茭白、苔草、大米草、小叶浮萍、菹草、池杉等。在人工湿地净化污水过程中,植物的作用可以归纳为三个重要的方面:(1)直接吸收污水中可利用的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质;(2)为根区好氧微生物输送氧气;(3)增强和维持介质的水力传输。除此之外,植物根系能分泌多种有机复合物,为微生物提供碳源。Christos S. Akratos等在研究温度、植物、HRT及渗透介质对小试规模的水平潜流人工湿地效率影响一文中比较了相同条件下的三个不同的湿地,一个种植芦苇,一个种植香蒲,一个不种植植物。他们的处理效率分别是:84.6%、88.3%和85.7%。种植香蒲的湿地比种植芦苇的湿地对有机物的去除要高,但种植芦苇的湿地却比不种植芦苇的湿地要低。所以,他们分析水平潜流人工湿地中有机物的去除主要是靠微生物的作用来完成;对于种植香蒲的湿地比种植芦苇的湿地要高,则是因为香蒲比芦苇具有更活跃的根系这个事实存在。

3.2 渗透介质对系统处理效果的影响

Christos, SAkratos等指出基质的选择对N和P的去除是一个重要因素。他们在对温度、HRT、植物和渗透介质在水平潜流人工湿地小试试验中去除效率方面的影响中得出:来自河床的细小渗透介质(火成石)具有更高的除N和P效果,TKN的去除表现出对介质粒径尺寸和类型的很大依赖。细小沙砾(82.5%)比鹅卵石(74.1%)更有效。P-PO43-和TP去除效果受渗透介质尺寸和类型的主要影响,因为除P的主要机理是吸附和沉淀。与鹅卵石介质和不同渗透介质(粗沙和碎石)的湿地相比,更细的渗透介质在P-PO43-的平均除效果更高(88.%)。这暗示基质的化学性质以及基质的粒径对于脱氮除磷的影响是重大的。

3.3 进水策略对系统性能的影响

水平潜流人工湿地污染物的去除效率依赖于氧化还原环境和系统内氧化还原梯度。进出水策略可以分为连续进水连续出水、连续进水间歇出水、间歇进水连续出水和间歇进水间歇出水四种。目前研究进出水策略一般集中在进水这方面。Aracelly Caselles-Osorio等在研究不同进水策略和植物存在对浅层水平流态潜流人工湿地性能的影响中指出:出水中氨的剩余质量,间歇进水湿地要比持续进水湿地更低,他们的研究结果清晰的说明间歇进水策略提高了氨的去除效果。论文检测,优点和缺点。。间歇进水方式提供了比持续进水方式更高的氧化处理环境,进而促成了更高水平的氨去除效果。

3.4 构筑物结构对系统性能的影响

潜流人工湿地的构筑物结构设计对污染物去除有重要影响。长宽比影响到BOD、TSS和N的去除,一般为4:1;床体深度是人工湿地设计的重要参数,它的取值取决于所用植物的种类,通常是60-90cm。但Aracelly Caselles-Osorio指出:最近研究表明水深影响系统的氧化还原环境和SSFCWs的去除效率,Garcia et al.发现小型浅层水平潜流人工湿地在水深为0.27m表现出比水深为0.5m更高的氧化还原电势值,较浅的湿地具有更有效的COD和氨的去除。

4 潜流人工湿地目前所面临的问题

目前所运行的潜流人工湿地在脱氮除磷方面并不理想。论文检测,优点和缺点。。由于氧供应不足而导致氮在硝化方面受到限制,进而影响到氮的处理效率低下;磷则由于主要靠基质的吸附去除,当系统运行几年后,基质出现饱和,而使系统磷去除大幅降低。论文检测,优点和缺点。。除此之外,潜流人工湿地还面临着另一个比较棘手的问题――堵塞。莫凤鸾等从1997年10月开始运转到1999年5月对复合垂直流人工湿地进行小试和中试实验研究。他们指出:在运转期间,当进水负荷达到50m左右会发生渗透性能下降,进而出现系统堵塞现象。除了以上两点之外,人工湿地污水处理系统还存在一个难以克服的不足,这也是不可避免的,它的单位污水处理所需面积比较大,若去除BOD5、COD和SS,它需要5m2/PE,若要有效去除N和P则需要的面积更大。

5 展望

潜流人工湿地污水处理技术做为一种新型的生态污水处理技术,实践证明,是一种集环境效应、经济效应、社会效应于一体的污水处理新方法。潜流人工湿地的优点是:投资小、运行费用低廉、运行维护方便以及污染物去除效果好。缺点是:占地面积较大,传统基质脱氮除磷效果不理想,且易于堵塞。目前,国内外广大科研工作者正在研究提高脱氮除磷和解决湿地基质堵塞的办法,而且已经取得了相应的进展;由于人工湿地在分散处理方面具有的优势,我们将看到人工湿地系统将在中国广大农村、乡镇等不能被城市管网覆盖的地方得到广泛应用。

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