污水处理技术工艺

人工湿地技术在污水处理中的应用

发布日期:2019-04-25 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

1. 引言

水资源短缺是制约我国经济发展的重要因素。在中国660个城市中,有400多个城市缺水,100多个城市严重缺水[1]。水资源短缺不仅是水资源短缺的问题,也是水资源污染的问题,水资源短缺问题日益严重。加强污水处理,保护现有水资源,是缓解我国水资源危机的根本出路。

目前,我国城市污水处理一般采用活性污泥法,氧化沟法和间歇活性污泥法。中国的污水处理成本在1000元/ m3以上,运行成本在0.13~1.12元/ t之间[2]。随着经济的发展,待处理的污水量越来越大,新环境法的实施也越来越苛刻。然而,由于其高投资和运营成本,现有的污水处理技术使得难以推广各种二级和三级处理技术。人工湿地技术是一种经济有效的污水处理方式(基础设施投资是传统方法的1/5到1/2;运营成本仅为传统二级污水处理厂的1/10到1/5 [3]) ,针对上述问题的全面解决方案提供了新的选择。

人工湿地是一个人工、可控、工程化的湿地系统。其设计和建设是通过优化自然湿地生态系统中物理、化学和生物功能的组合来处理废水。人工湿地污水处理技术是70年代和80年代发展起来的一种污水生态处理技术,一般由人工基质和生长在其中的水生植物(如芦苇、香蒲等)组成。它是由底物、植物和微生物组成的独特生态系统。当污水通过系统时,污染物和营养物被系统吸收、转化或分解,从而净化水质。它利用了生态系统中物种共生、物质循环与再生、结构与功能协调的原则。在促进污水中污染物良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境再污染,达到污水处理和资源利用的最佳效益。它是一种具有环境效益、经济效益和社会效益的废水处理技术。。

2. 人工湿地的分类

根据湿地的主要水流形式,人工湿地可分为以下三类:地表流动湿地(sfw,地表流动湿地)、地下流动湿地(ssfw,地下流动湿地)和垂直和直流构造湿地(vfw,垂直流动湿地)[4][5]和.

2.1.表面流人工湿地

地表流湿地又称自由水面系统,它最接近湿地的价值。在该系统中,污水在湿地表面流动,水深较浅(一般由0.1m的自由扩散提供),进水中所含的溶解污染物和颗粒污染物与系统介质和植物根系接触。大多数有机污染物被浸在植物茎基部生物膜中的微生物降解。常见的植物有香蒲、芦苇、射手座、柏树等。其优点是投资少,负荷小,N,P去除率低[6],冬季北面结冰,夏季滋生蚊蝇,气味难闻,这种类型在美国、加拿大、新西兰、美国、加拿大都有,新西兰、瑞典和其他国家分布较多,但被较少采用。

2.2. 潜流人工湿地

地下流动人工湿地是由过滤层和植物构成的系统。它是一个由填充物,植物和微生物组成的生态系统。系统中的污水在湿地床内流动。污水通过配水系统均匀分布,并缓慢流过填充床植物的根部,并由其中的植物和微生物处理。介质通常由具有良好导水性的材料制成。从入口通过诸如沙子和砾石的系统介质,污水以低于系统表面下方的水平流动的方式流到出口。常用的植物包括芦苇,香蒲,美人蕉等。优点是可以提高处理效率,因为该系统可以充分利用在填料表面生长的生物膜,富根系统和表土和填料的保留;另外,由于水在表面下流动,因此具有更好的保温性。因此,受气候影响,监护条件良好。缺点是占地面积大。

2.3。垂直流人工湿地

垂直湿地和直流湿地结合了地表流动湿地系统和地下流动湿地系统的特点。在填料床上,水流基本上是从上到下垂直流动的。水流流经床身后,置于出口端底部的收集管上,收集排放处理系统。垂直湿地和直流人工湿地分为单向垂直和直流人工湿地和复合垂直和直流人工湿地两类。单向垂直湿地和直流湿地一般采用间歇进水方式,复合垂直湿地和直流湿地一般采用连续进水方式。它具有处理效率高、气候暴露程度低、卫生条件好和减少土地使用的优点。

3。人工湿地净化原理

人工湿地对废水的净化是填料、水生植物和微生物相互作用的结果。人工湿地正常运行后,大量微生物生长在填料和植物根系的表面。污水流经时,悬浮物被填料和根系堵塞,有机物通过生物膜的吸附、同化和异化而被去除。由于湿地床中植物根系对氧的传递和释放,在周围的微环境中依次观察到好氧、缺氧和厌氧状态,保证了废水中的氮、磷不仅可以作为营养物质被植物和微生物直接吸收,还可以通过硝化、反硝化和微生物过度积累磷来去除废水中的氮和磷。最后,通过定期更换或回收湿地填料,最终将污染物从系统中去除。

3.1。人工湿地去除有机污染物的机理

人工湿地具有较强的降解有机物能力,是人工湿地的显著特征之一。湿地床层中有机物的去除是通过物理截留和沉淀以及生物吸收和降解来实现的。通过湿地的沉淀和过滤,系统中的微生物可以快速截留和利用污水中的不溶性有机物,生物膜和植物根系的吸附和生物降解过程可以快速分解和去除污水中的可溶性有机物。结果表明,在低进水浓度条件下,人工湿地对BOD 5和COD的去除率分别达到85%~95%和80%[5]。

3.2.从人工湿地除氮

对于脱氮,人工湿地处理系统包括氨挥发、基质吸附、过滤、沉淀、微生物硝化反硝化、植物吸收等。在微生物的作用下,植物土壤系统中的有机氮首先被截留和沉淀,然后转化为氨态氮。氨离子易被土壤颗粒吸附(土壤颗粒带负电荷),土壤微生物通过硝化作用将氨离子转化为NO-−-3NO-3-−。NO-3NO3-作为植物生长中不可缺少的物质,可以直接被植物摄取,合成植物蛋白等有机氮,通过采集植物来去除湿地系统中的氮[7]。

3.3.人工湿地除磷研究

通过植物吸收,微生物去除和基质的物理化学作用来完成从人工湿地中去除磷。废水中的无机磷可以在植物吸收和同化的作用下变成植物的有机成分,并通过常规的植物收获来除去。然而,一些学者指出,通过植物收获从湿地系统中去除磷是非常罕见的,因此湿地填料长期以来被认为是湿地磷的最终归宿[5]。基质的物理化学作用主要是填料与磷酸根离子的吸收,过滤和化学反应。生物体去除磷包括磷的正常同化和磷的过量积累。在一般二级污水处理中,当进水磷含量为10 mg / l时,微生物对磷的正常同化仅占总进水量的4.5%~19%[7]。因此,微生物除磷主要是通过强化后磷的过度积累来完成的。

3.4. 对金属的去除

湿地金属的去除主要依靠降水吸附。湿地代谢增强了化学降水。湿地对于去除金属并不重要。

4.影响人工湿地净化的因素

湿地的污水净化性能主要取决于当地气候、湿地水流的动态特征、植物种类、微生物群和基质组成。根据影响因素的特点,可分为人工湿地本身和外部因素,包括湿地的床层结构、植物选择和系统供氧状况等;外部因素包括温度和污水中物质的毒性等因素。其中,当地气候是主要的影响因素,因为它具有影响其他几个因素的作用。湿地植物种类、微生物活性和土壤养分的生化循环与气候有关。例如,Hill和Payton使用两套表面流人工湿地系统处理家禽养殖场的污水时,发现低温对氨氮和硝酸盐的去除有不利影响[8]。不同的植物种类和微生物群对污水的净化效果不同。世界上有6700多种湿地高等植物,但目前仅有几十种用于人工湿地污水处理,许多植物从未尝试过。选择污水处理效果好、对人工湿地净化效果适应性强的植物,如芦苇、香蒲等,是最常用、最有效的植物。基质的组成与流动过程和某些污染物的积累和释放密切相关。因此,通过选择合适的填料组成和设计合理的水动力特性参数,可以有效地去除废水中的污染物。近年来的研究表明,有机污染物的转化和营养循环与基质中的氧化还原条件和电子受体密切相关。

5。人工湿地在国内外污水处理中的应用

1953年,德国的Kathe Seidel博士发现了芦苇对污水净化的影响,并开发了Max-Planck Institute Process系统。随后,在1977年,Kichath提出了“根区法”,标志着人工湿地污水处理机制的初步萌芽。 1974年,德国建造了第一座人工湿地。与此同时,美国还开发了“厌氧微生物和芦苇污水处理”的复合系统[9]。从那时起,人工湿地处理污水处理技术得到了迅速发展和完善。人工湿地主要用于生活污水和矿山酸性废水的处理,后来用于城市污水和各种工业废水的二次处理。目前用于农业非点源污染,城市或公共路径流等非点源污染。治理。国外人工湿地已被用于处理各种污水,如生活污水,采酸污水,农业废水,垃圾填埋场渗滤液,雨水,富营养化天然水等[10]。人工湿地污水处理系统的数量也得到了很大发展。例如,美国有超过600个人工湿地项目用于处理市政,工业和农业废水[11]。至少有200个人工湿地系统在丹麦,德国和英国运行[12]。新西兰还有80多个人工湿地系统在使用[13]。欧洲使用最广泛的是地下地下流动系统,特别是在一些东欧国家。

我国湿地处理系统的研究起步较晚,人工湿地的研究仅在“七五”期间开始。第一个利用人工湿地的污水处理工程是天津市环境保护研究院1987年建设的1400立方米/天芦苇湿地污水处理工程。之后,1989年,北京昌平市一个500m3/d的自由表面人工湿地污水处理工程、深圳市一个白泥坑人工湿地污水处理工程、1993年大冶铁矿石爆破车间一个人工湿地污水处理工程、中弘市天宝造纸厂一个人工湿地污水处理工程。鞍州市1999年建成,2002年建成江苏省泗洪县湿地污水处理工程。处理工程、2003年1月完成的十堰人工湿地污水处理工程、2003年完成的麻辽河人工湿地污水处理工程、2004年1月完成的榆村大河人工湿地污水处理工程、2008年1月完成的江川人工湿地实验工程、酒溪建设D湿地污水处理工程于2008年1月竣工,2008年1月竣工。昆明体育城人工湿地污水处理景观工程和萍乡市芦溪县南坑人工湿地污水处理工程于2009年1月竣工,是我国人工湿地在污水处理中应用的成功范例。此外,我国人工湿地的机理研究也取得了许多成果。

6.我国人工湿地的应用前景

人工湿地污水处理系统能够有效地去除有机污染物,吸收氮、磷,防止环境再次受到污染,充分发挥资源的生产潜力,获得最佳的污水资源化处理效益。因此,这是一种较好的废水处理方法。人工湿地污水处理系统是一种集环境效益、经济效益和社会效益于一体的污水处理方法。其投资和日运行费用仅为常规二级污水处理厂的1≤10×1≤2和1≤5×1≤3。它具有效率高、投资少、运行成本低、维护成本低、基本不耗电等特点。利用人工湿地技术处理污水,符合人与水生生物协调发展的客观要求,有利于促进良性生态环境的建设,具有显著的社会、环境和经济效益。这种方法特别适用于缺乏具有一定经营、管理和技术水平的人员的中小城市和村庄,具有十分广阔的应用前景。

鉴于人工湿地面积大,废弃后难以恢复,受系统内气候和植物的影响,应采取以下措施:尽可能节约土地,选择废弃区;根据当地情况选择合适的湿地系统和植物,与其他国家合作,交流意见,使湿地系统更好地服务于我国的污水处理事业。

人工湿地技术在污水处理中的应用

优质文章推荐

更专业的污水处理工程设计、工程总包服务

鸿淳环保公司成立以来一直专注于为企业提供更专业的污水处理方案,切实解决客户的污水处理难题。运用我们自主研发的多项专利技术和专利设备已成功为全国各地的众多企业提供了专业的污水处理方案,尤其是在两广地区,已有超过30个不同行业不同污水类型的成功案例并系统正常运行稳定出水达标。雄厚的技术实例、专业产品和高效服务水平,一定能成为您值得信赖的污水处理解决专家。

foto
鸿淳环保运用自主研发的污水处理专利技术,针对客户实际情况,一站式轻松解决污水处理困扰
  • 更节省成本的污水处理方案
  • 占地更少的系统规划
  • 有效降低污水处理成本
  • 博士级专家免费提供技术方案
  • 多行业领域丰富成功实例经验
  • 完善的售后服务确保出水达标

公司一直与国内著名专业设计院紧密合作,拥有一批具有丰富理论知识和时间经验的水处理专家,经长期的技术研发和经验积累,成功研发出多项污水处理的专利技术,在实际的运用中取得良好的效果和口碑。我们的团队拥有更专业的污水处理工程设计、方案定制能力,设备的采购、安装调试及运行管理一站式解决客户污水处理难题。