人工濕地在污水處理中的應用前景

隨著時間的發(fā)展，人工濕地處理技術日趨完善和成熟。高效、低成本的巨大優(yōu)勢使得人工濕地的應用范圍不斷擴大。起初，人工濕地主要用于生活污水的深度處理，現(xiàn)在，也廣泛應用于各種工業(yè)廢水的處理。天然濕地有明顯的局限性，長期超負荷運行難以處理高濃度廢水。人工濕地通過人工設計和控制，具有較強的生態(tài)修復能力，在處理和降解污染物方面具有明顯優(yōu)勢。

工業(yè)廢水量大，差異性大，在處理不同類型的工業(yè)廢水時，需要考慮不同廢水的特性。雖然人工濕地可以在基質選擇和結構設計方面進行優(yōu)化和調整，但對某些特定污染物的去除機理研究還不夠深入。這些限制也影響了其在相關領域的發(fā)展。

1.工業(yè)廢水的來源和特點

隨著工業(yè)行業(yè)的多樣化，工業(yè)廢水也是多樣化的。主要來源是化學工業(yè)、制藥工業(yè)、金屬冶煉工業(yè)、皮革工業(yè)、紡織和石油工業(yè)等。各行各業(yè)排放的廢水成分不同。因此，沒有簡單的方法從技術上處理工業(yè)廢水。廢水中含有細菌、重金屬等難降解有機物，給廢水處理帶來很多麻煩。詳見表1:

從表1可以看出，每個行業(yè)產生的廢水都有不同的特點，需要合理安排后處理工藝，有的可以混合，有的必須單獨處理。污水處理難度隨污水性質而異。

2.人工濕地對不同工業(yè)廢水的處理效果

隨著國內外研究人員對人工濕地處理工業(yè)廢水的機理和結構的不斷研究和完善，通過實驗室試驗、自然環(huán)境中試和大型工程實例，研究了人工濕地處理不同工業(yè)廢水的效果。

2.1造紙和印刷廢水

在造紙和印刷行業(yè)，其廢水產量大，COD和BOD含量高，懸浮物濃度高。除此之外，還常伴有甲醇等揮發(fā)性有機物。KadlecRH等研究發(fā)現(xiàn)，人工濕地對揮發(fā)性物質有很好的去除效果，BOD5去除率接近80%，氨氮去除率高達95%。

2.2化工廢水

化工行業(yè)排放的廢水成分極其復雜，滿足一定條件的廢水可以被人工濕地降解。HaberlR等人發(fā)現(xiàn)，對于難降解有機物濃度較低的廢水，人工濕地的輸出效果極佳。當水力停留時間控制在2.4cm/d時，苯胺和三硝基苯的去除率高達99%，硝基苯的去除率也達到98%，去除效果明顯。

2.3紡織廢水

高色度是紡織廢水的一大特點。同時，pH值波動很大，從2到12不等。而且染料種類繁多，化學性質復雜，有一定毒性。KNIGHT，R.L等人發(fā)現(xiàn)人工濕地對懸浮物(SS)的去除率高達88%，對色度的去除率高達90%。經過人工濕地處理后，水質中BOD5、COD等指標明顯下降，水質迅速改善。

2.4來自糖、酒精和飲料制造的廢水

中國酒因釀造工藝不同，可分為白酒、啤酒、葡萄酒三大類。由于釀造工藝不同，產生的廢水具有不同的性質。一般來說有機物含量高，發(fā)酵過程導致pH值較低，國外對相關廢水的處理有廣泛的研究。BilloreSK等人發(fā)現(xiàn)，當水力停留時間控制在3小時左右時，人工濕地對制糖、酒精和飲料制造業(yè)廢水中氨氮的去除率可達90%以上，對廢水中BOD5的去除率也可達95%以上。

2.5鋼鐵工業(yè)廢水

在鋼鐵行業(yè)，行業(yè)的特殊性導致廢水中含有重金屬。一般先用物理化學方法進行初級處理，再用人工濕地進行深度處理，降低重金屬濃度。而且較低的進水濃度可以有效防止整個系統(tǒng)被破壞。HuangXF等人發(fā)現(xiàn)，當水力負荷為1.8cm/d，濕地面積為91m2時，人工濕地對Fe、Mn、氨氮和COD的去除率分別高達94%、81%和77%。人工濕地能有效去除廢水中的重金屬離子。

2.6馬鈴薯生產廢水

馬鈴薯汁是馬鈴薯淀粉生產的副產品，其中約30%的成分屬于蛋白質，我國西部是馬鈴薯生產的重要地區(qū)。國外一般采用絮凝法回收馬鈴薯廢水，但其產品外觀較暗，口感較差，最終用作飼料制劑。采用人工濕地系統(tǒng)處理高有機物含量的馬鈴薯廢水。廢水中的有機物通過生物吸收和微生物降解被去除。研究發(fā)現(xiàn)，人工濕地對馬鈴薯廢水中有機物的去除率可達85%以上。

3.人工濕地污水處理的發(fā)展趨勢

人工濕地在污水處理方面具有鮮明的特點和巨大的優(yōu)勢。結合自身特點，該技術的發(fā)展趨勢可以概括如下。

3.1濕地植物和填料的優(yōu)化和篩選

填料的選擇直接決定了人工濕地處理污水的能力。特別是對于一些含有高濃度金屬離子和高含鹽量的廢水，選擇具有高金屬富集性能、高強度和適當比表面積的填料尤為重要，不僅強化了反應強度和生物富集，而且對污染物具有更有效的吸附和降解作用。

3.2符合復合濕地的研發(fā)和應用

所謂復合，主要體現(xiàn)在人工濕地在發(fā)揮凈化污染物功能的同時，與傳統(tǒng)處理工藝相結合。將成熟的人工濕地以不同的形式組合起來，既能更大程度地處理廢水，又能展示濕地景觀，美化環(huán)境。與傳統(tǒng)生化處理相結合，可以優(yōu)化進水成分，減少占地面積，增加處理能力，使人工濕地在工業(yè)廢水處理中發(fā)揮更好的作用。

3.3加強濕地生物技術的研究

廢水來源廣泛，含有各種物質。對于一些難降解物質，開發(fā)特定的生物類群，引入人工濕地降解系統(tǒng)進行廢水處理，可以大大提高人工濕地在廢水處理中的應用范圍。

3.4完善濕地理論機制

雖然人工濕地已經取得了很大的進展，但是一些有毒有害物質的去除機制還不完善，導致一些廢水處理效率低下。因此，完善濕地系統(tǒng)的理論機制，建立相應的數(shù)學模型是人工濕地進一步發(fā)展的關鍵。只有完善相關的理論研究，才能為人工濕地處理污水提供科學依據(jù)。

3.5操作和維護方面的改進

不同規(guī)模濕地的污水處理能力不同，濕地的凈化能力與其發(fā)展密切相關。同時，如果自身產生的廢棄物得不到相應的處理，濕地的處理能力和效率也會大打折扣。因此，建立完善的運行維護系統(tǒng)對人工濕地的可持續(xù)運行至關重要。它不僅可以提高濕地處理的效率，還可以節(jié)省一些經濟投資。

4.結論

利用人工濕地處理污水是目前污水處理研究的熱點。結合人工濕地的優(yōu)勢，科學合理地提高處理效果和優(yōu)化布局，將環(huán)境控制與污水處理有機結合。人工濕地在未來將有廣闊的發(fā)展空間。(來源:昆明規(guī)劃設計研究院)

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