濕地技術在污水處理與環境保護中應用
時間:2022-11-05 02:47:27
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摘要:近階段,處理工業污水,通常會采用人工濕地技術,人工濕地技術由于成本低、運行和維護都非常簡單被廣泛運用到處理各行業污水中,使得有關設計指南和數據庫也逐漸提升起來。文章主要介紹了人工濕技術在污水處理與水環境保護中的應用,希望為相關人員提供幫助。
關鍵詞:人工濕地;凈化機理;應用范圍
1前言
當前我國水質型缺水已然變為制約我國經濟社會全方面發展與長久發展的核心障礙。在目前污水處理區域中,活性污泥由于技術較為成熟,運行平穩,變為當前處理污水普遍運用的主流工藝。當時,活性污染處理系統仍然存在許多需要解決的問題,如果只是一味的依靠傳統人工處理不容易解決水污染問題,因此,運用人工濕地處理技術為污水提供了全新的思路。
2人工濕地污染物凈化原理
一般情況下,人工濕地是經過水體、基質、水生植物、微生物以及腐殖化繁瑣的物理和化學反應,通過沉淀、過濾、吸附等方式達到水中許多懸浮物和有機金屬離子等物品將污染物去除。在SF系統與HF系統中,祛除懸浮固體都是在濕地進口處完成的,主要通過物理過程進行去除,例如:沉淀與過濾。當懸浮固體和基質、植物根系與莖部發生碰撞的過程就已經將其過濾。所以,能將懸浮固體很快清除干凈。溶解性有機物一般是水中可生物降解顆粒性有機物經過在系統中沉淀亦或過濾,溶解性有機物會傳至到四周植物莖部亦或根區以及基質表面的生物膜上,根據溶解氧濃度的不相同,之后經過好氧、缺氧以及厭氧的路徑進行降解。濕地進水中的氮主要存在的方式是有機氮與氨氮的方式存在的。去除氮主要是經過微生物的氨化和硝化以及反硝的方式去除的。植物的吸收以及收割只有在低負荷人工濕地系統中對脫氮方可起到一定的作用。惰性氮會長時間的存在于碎屑的惰性成分中,如果平衡度高于規定值數值后,水中所含的氨氮將會將大氣中散發。和脫氮相似,植物的吸收和收割只能在低負荷人工濕地系統中對磷才能起到一定的作用,即使微生物會對吸收一些磷,但是死亡后又會重新釋放一些出來。對于磷來講意義不大。
進行除磷主要采取的方式是通過基質對磷的吸收并與其余金屬離子產生了化學沉積。金屬離子的去除路徑主要是植物的吸收與生物聚集的作用,基質的吸收沉淀與金屬離子等形成硫化物的沉積。和以往污水處理工藝對比,濕地處理系統能在一定程度上很好的去除非常不容易降解的有機物,這與濕地中包含雜質種類較多,且數量居多的微生物群有較為直觀的聯系。研究表明,水生植物的代謝作用與直接吸收針對較難分解的有機物去除有一定的作用。所以濕地系統可在一定程度上處理多種工業廢氣水。流出的水中細菌與寄生蟲卵的含量是較為主要的衛生學指標。濕地針對細菌與寄生蟲卵的去除機理有:根系分泌物對病原體有一定的滅活作用;在不好的條件下死亡;基質層的沉積與過濾。水利的暫停時間,一般來講就是水利負荷對沉淀與過濾作用的影響非常大。
3使用區域
居民運用人工濕地對污水進行處理已經有多年的歷史,眾多情況下,人工濕地可用來處理市政亦或生活污水的處理。由于每個國家與地區間的污染物溶度存在較大的差別。所以,一些文獻針對市政和生活污水進水濃度的報道變化區域也非常大。值得注意的是,人工濕地能在一定程度上處理低濃度有機廢水。然而以往活性污泥去除法沒有辦法達到,所以,人工濕地逐漸被用以凈化城市污水廠二三級的處理,并且慢慢變為連續污水廠尾水和地表水的主要紐帶。當前,人工濕地被大范圍的運用在處理其余各種種類的廢水。其中人工濕地在工業廢水處理的使用區域涵蓋各個行業。各個行業的使用與工業廢水水質差距較為明顯,并且很多都是含高濃度污染物的廢水,由于進入人工濕地之前經常會通過不同程度的預處理階段,人工濕地對各食品加工工業廢水處理的非常好,當前已經得到大區域的運用。人工濕地針對各類農業廢水的處理也非常好,運用區域涵蓋:畜牧業以及奶品加工。處理的模式主要是通過預處理以及表面流人工濕地。為了促使人工濕地能有效達到預期的設計要求,國外一些國家陸續制定了屬于自己的人工濕地設計指南和對應的規范。
以上設計指南服務對象主要是市政和生活污水,設計模式會運用一級推流動力學模型[4]。當前影響人工濕地處理效率的原因都較為繁瑣。所以各個國家的設計指南報道動力學參數也存在一定的差別。尤其是當前一些寒帶和熱帶區域濕地設計指南的出版,加大了濕地世界區域內尤其是發展中國家的應用,當前人工濕地運用區域逐漸加大。通過農業廢水、工業廢水以及暴雨徑流等服務對象的人工濕地設計指南和對應的文獻也已經繪制成為手冊。
4人工濕地在我國的運用
4.1景區運用人工濕地我
國物產豐富,地域遼闊,具備運用人工濕地的天然特點。但是實行濕地處理系統研究卻非常晚,最早開始探索人工濕地是在“七五”時期,之后在“八五”、“九五”期間著重探討了人工濕地和穩定塘以及天然土地處理系統的聯合運用;在“十五”期間將人工濕地用來處理主體,積極探討存在的工藝參數,運用區域以及處理機理。最先運用的人工濕地處理污水研究是在1987年建立的蘆葦濕地工程。之后陸續建成人工濕地,用以處理生活污水以及工業廢水,都取得了較為良好的生態效益。在20世紀末,成都的活水公園更是為人們展示了人工濕地污水處理新工藝,此項工程采用綠葉鮮花裝扮大地,將“清水活魚歸還給大自然”,推動生態和環境效益的完美融合,達到污水資源化合理運用、美化水體以及復原了水域良好的生態環境。
4.2調節城市氣候,促進低碳生活一
般情況下,人工濕地系統采用多種模式,將系統中的水分轉變為水蒸汽,加大地方空氣濕度,運用降雨的方式降至四周地區,以此達到調節四周氣候的作用。通過對應的研究表明,濕地蒸發量通常是采用水面蒸發量的2~3倍,與此同時,人工濕地經過人工種植的濕地植被和自然馴化的濕地水生物,促使扔濕地的熱容量不斷提升,這是人工濕地蒸發量較大的主要因素,同時也是濕地調節氣候能力大于普通水面的主要因素之一,人工濕地不但可以減小地區氣溫,同時也能提升區域空氣中的濕度,來達到舒緩熱島效應,改良空氣質量等。經過濕地植物的光合作用與呼吸作用和大氣交換二氧化碳,以此達到對大氣中二氧化碳與水動態的平衡,大量減小溫室氣體二氧化碳的含量,非常有助于地方經濟發展。換句話說人工濕地對于調整地區局部小氣候擁有較為關鍵的價值,同時能推動地區低碳經濟發展。
4.3凈化水資源,提升水資源運用率當
前我國各個地區水系統都出現了程度不一的水體富營養化,存在的主要因素是污水中的氮磷富集所導致的。經研究表明,以往進行污水處理工藝對氮、磷的去除效果非常低,造成氮磷排除之后慢慢富集,產生地表水位的富營養化。單一的脫氮除磷工藝投資較大且運行成本高,形成的污泥非常容易產生二次污染,然而,人工濕地處理系統中的濕地植物能吸收以及吸附污水中各種物質尤其是氮與磷,將以上物質轉變為植物生長的微量元素并吸收植物根系微生物分解,國外一些地方濕地除氮和磷生態工程,能良好的去除地表水中高含量的氮與磷。通過測量發現,幾乎全部的氮與磷都被凈化干凈了,使得濕地可重新為居民生活與生產提供干凈水源。人工濕地系統可提供城市地下蓄水層補水資源,從濕地融入到蓄水層的水變為淺層地下水系統水,支撐淺層地下水系統能為四周地區供水維持水位以及最后達到補充流入深層地下水系統,進而達到補充地下水的作用。當前城市低下空間的開發,造成地下水位逐漸減小,發生一些地區下沉現象,經過人工濕地可對地下水適當補給,預防地面下沉使得地質災害發生。與此同時,濕地是較大的蓄水,根據容量大的特點,可在暴雨期間存儲一定的降水,達到調節自然水量的目的,通過人工渠道對城市地下水實行有效的補給,直接用來地面灑水、城市綠地等市政用水,可暫緩城市新鮮水供給的壓力,達到節約用水的目的。
5結束語
綜上所述,中國很大一部分的城市污水處理廠都運用以往二級活性污泥處理工藝,此種工藝工程投資高、能耗高、運轉管理也較高等不足,實行人工濕地污水處理系統是集環境效益、經濟效益以及社會效益為一體的污水處理模式,投資與日常運行費用都較低。另外,人工濕地擁有處理效果好、氮、磷去除能力強和負荷變化適應能力強的特點,較為適合技術管理水平不高,在進行處理水量不是特別大的城鎮污水項目中。根據當前我國國內對人工濕地此項技術的研究運用還處于初級階段,一些工藝設計資料與實例不常見,需融合我國不同地區的詳細狀況,更進一步的進行研究工作,以此獲得符合不同地區以及環境的氣候條件和污水實用數據,來推動我國地區的有效運用。
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作者:陳晨 單位:寧夏環境科學研究院
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