復合人工濕地處理(資料整理版)(共6頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上人工濕地處理污染河水的研究進展關艷艷等目前，國內外研究的人工濕地類型主要有表面流人工濕地、潛流人工濕地以及組合人工濕地系統(tǒng) 3 類。其中潛流人工濕地根據(jù)水流形態(tài)又分為水平流和垂直流兩類。Dongqing Zhang 等人比較了國內表面流、水平潛流、垂直潛流和組合系統(tǒng)的人工濕地運行數(shù)據(jù)，指出組合系統(tǒng)對 TSS，BOD5，COD 和 TP 的去除率是最高的。相對于垂直潛流系統(tǒng)，水平潛流濕地對 BOD5和TP 的去除率較高，對 TN 的去除則呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，而垂直潛流系統(tǒng)對 TSS 有較高的去除率。2.1 表面流人工濕地表面流人工濕地（SF）是各類型濕地中最接近自然濕地的

2、一種。絕大部分有機物的去除是由長在植物水下莖、桿上的生物膜來完成，因而不能充分利用填料及豐富的植物根系目前國內較少采用，具體到應用表面流人工濕地處理污染河水，這方面的研究就更少了。2.2 潛流人工濕地潛流人工濕地常用的植物有香蒲、蘆葦、風車草、再力花、燈芯草等。在美國，大約 40%的潛流型濕地只種植香蒲一種植物。歐洲國家多數(shù)種植蘆葦，也有一些是種植多種植物的系統(tǒng)。我國潛流人工濕地系統(tǒng)多采用多種植物交叉栽種。2.2.1 水平潛流人工濕地水平潛流人工濕地(HF)系統(tǒng)污水在填料床內部流動，水位較深，可以充分利用填料表面、植物根系上生長的生物膜和豐富的植物根系、表土層以及填料的截留等作用，處理效果較好

3、。同時，該種系統(tǒng)的保溫性較好、處理能力受氣候影響小、衛(wèi)生條件好，是國內外應用最廣泛的人工濕地系統(tǒng)。香蒲根系發(fā)達，植株較矮，去污能力強，特別是應用在人工濕地系統(tǒng)中時對氮和磷去除能力較強，適合用于人工濕地污水處理系統(tǒng)，特別是處理低濃度廢水，而其處理高濃度廢水還有待進一步的研究。在 TN 的去除中硝化菌和反硝化菌占據(jù)重要作用，并且這兩種菌對溫度的變化較為敏感，而有機物的去除主要通過植物的吸收和微生物的轉化，填料介質對磷的物理截流占總除磷量的 70%左右，SS 的去除主要是植物根系和填料的吸附和截流作用，所以，溫度的變化對氨氮的去除有較明顯的影響，對 COD、TP、SS 的影響不明顯。夏季氨氮去除率可

4、達 70%左右，但冬季水溫降低到15以下時，氨氮去除率降低到30%以下，而溫度對人工濕地 COD 去除效果的影響很小。針對冬季運行處理效率低的問題，有學者提出可以在濕地表面覆蓋一層地膜。研究表明，在濕地表面覆蓋塑料地膜后，氨氮平均去除率由 29.4%上升到 67.6%，COD的平均去除率由 29.0%提高到 46.6%，證明覆蓋地膜能有效地提高系統(tǒng)對污染物的去除效果。此外，除了采用塑料膜，還可以考慮覆蓋秋季收割的濕地植物保溫（因為植物被水浸泡會釋放一定量的氮磷等營養(yǎng)物質，所以該種方法只適用于正常運行的水平潛流濕地，不適用于表面有積水的表面流和垂直潛流濕地） 或通過增加水力停留時間來適當彌補。水

5、力停留時間（HRT）對潛流濕地系統(tǒng)凈化效果也有重要影響。HRT 較小時，隨著 HRT 的延長，COD、TN、TP 的去除率均不斷增加，當 HRT 超過一定時間之后，去除率變化不再明顯。這種變化是因為一定量的植物和一定體積填料上的生物膜能處理的有機物負荷等有一定的限值，同時植物和微生物的吸收和轉化需要一定的時間。SS的去除基本不受HRT的影響。填料的選擇是構建人工濕地系統(tǒng)時應該認真考慮的一方面內容。相對于其他污染物質來說，由于磷的去除主要是通過填料對不溶性磷的吸附和沉積作用，不同填料對磷的去除有較大影響，因此若待處理的污染河水中磷的含量較高，人工濕地最好選擇飛灰或頁巖為填料，其次是鋁礬土、石灰石

6、、膨潤土。另外，填料的堵塞問題是影響人工濕地系統(tǒng)正常運行的主要問題之一。研究表明，填料的孔隙堵塞現(xiàn)象主要發(fā)生在系統(tǒng)的前段，堵塞物質主要為無機顆粒物。在低負荷運行的系統(tǒng)中，植物對填料堵塞問題的改善作用并不顯著。因此，為防止低負荷潛流人工濕地系統(tǒng)中的填料堵塞，需增加能夠有效去除無機顆粒物的預處理工藝。2.2.2 垂直潛流人工濕地垂直潛流人工濕地（VF）系統(tǒng)的水流運行綜合了表面流人工濕地和水平潛流人工濕地的特點，例如下行垂直流濕地，水流在填料床中基本呈由上向下的垂直流動，水流流經(jīng)床體后被鋪設在出水端底部的集水管收集而排出處理系統(tǒng)。這種濕地系統(tǒng)節(jié)約建設面積，利于脫氮、除磷，而且處理效果穩(wěn)定，單位面積處

7、理效率高，硝化能力高于水平潛流濕地，但其建造要求較高，較易滋生蚊蠅，目前應用不多?？紤]到除污效率，在以往的研究中，單獨采用上行或下行垂直潛流系統(tǒng)的研究應用較少，多數(shù)采用復合垂直流方式（IVF）。近幾年，對于復合垂直流的研究日益興起，其中應用于處理污染河水的研究也越來越普遍。通常該種類型濕地由下行流和上行流兩池組成，兩池中間設有隔墻，底部連通。下行池和上行池中均填有不同粒徑的砂和礫石作為填料，為了保證水流的順暢，下行池填料層比上行池的填料層要高 1020 cm，兩池底部均設顆粒較大的礫石層連通?？偟膩碚f，復合垂直流的整體處理效果要高于水平潛流系統(tǒng)，高于表面流系統(tǒng)。2.3 組合濕地系統(tǒng)廢水的來源多

8、種多樣，一般來說，用一種單一的濕地系統(tǒng)處理很難達到預期效果。組合濕地系統(tǒng)(Hybrid wetland systems) 是由多種類型的濕地系統(tǒng)串聯(lián)而成的，這種系統(tǒng)在歐洲得到越來越廣泛的關注。多種類型的人工濕地最佳組合方式取決于目標污染物。對于總氮含量較高的污染河水，由于單級人工濕地無法同時提供有氧和無氧的條件，因此單級人工濕地對總氮的去除率不是很高，為了提高氮的去除率，經(jīng)常將水平潛流與硝化作用較好的垂直潛流組合應用，并且這種組合方式已經(jīng)證明是有效的。另外，國內還有將垂直潛流和表面流串聯(lián)起來處理污染河水的實例。除了將多種類型的濕地系統(tǒng)進行組合之外，也可以考慮將濕地系統(tǒng)與各種物理化學處理系統(tǒng)（如

9、砂濾系統(tǒng)、絮凝沉淀、接觸氧化、微曝氣系統(tǒng)等）進行組合。采用低溶解氧接觸氧化與微曝氣垂直流人工濕地的組合工藝，解決了人工濕地在高負荷下運行時易堵塞和效率低的問題。增設預處理設備固然可以一定程度上提升出水水質，但是相應的也會增加處理費用，因此，實際工程應用時應綜合考慮各方面的因素，選擇適宜的處理工藝。復合人工濕地系統(tǒng)凈化城市富營養(yǎng)水體的應用研究黃新等（例1. 表面流人工濕地與水平潛流人工濕地相結合）一、武漢紫陽湖公園復合人工地濕地系統(tǒng)的組成復合人工地濕地系統(tǒng)位于武漢市紫陽湖公園湖心島西側，面積 2190 m2，水力表面負荷為1m3/（m2·d）。根據(jù)地形特點，同時為保證對湖水污染物的去除

10、效果，設計成在垂直方向表面流人工濕地與水平潛流人工濕地進行復合的人工濕地系統(tǒng)。由集水池、進水配水渠、表面流人工濕地及其正下方的水平潛流人工濕地、中間配水池等五大部分組成。人工濕地處理抽取的紫陽湖污水流程如下：富營養(yǎng)湖水進水配水渠表面流人工濕地中間配水池水平潛流人工濕地集水池出水管排出。見圖 1。二、污染物去除機制及效果2.1 對高錳酸鹽指數(shù)的去除效果相關研究表明，人工濕地對高錳酸鹽指數(shù)的去除，主要通過系統(tǒng)內部微生物吸附降解、植物吸收及填料的物理化學作用去除。2.2 對 TN 的去除效果有研究表明：氮是靠濕地微生物的硝化和反硝化作用去除的。下層水平潛流人工濕地對TN去除效果較上層表面流人工濕地要

11、高 50%。（這是因為在本復合人工濕地系統(tǒng)中，下層水平潛流人工濕地床層填料中的反硝化細菌比上層表面流人工濕地植物根系的微生物豐富同時水流在下層水平潛流人工濕地滯留時間比上層表面流要長4 h，因而下層水平潛流人工濕地床層中的微生物分解代謝TN的效果要比上層表面流人工濕地對TN的去除效果好。）2.3 對 TP 的去除效果人工濕地除磷機理包括：基質的吸附沉淀作用、植物的吸收作用及微生物的轉化作用，且有研究表明，基質的吸附是磷去除的主要過程，其次是植物和微生物本實驗結果表明，下層水平潛流人工濕地對TP去除效果較上層表面流人工濕地要高40%。這是因為下層水平潛流人工濕地基質填料（含鈣、鐵、鈷）對磷有較強

12、的吸附沉淀作用，另外，表面流人工濕地中污染物是隨水流從基質表面漫流而過停留時間較短。因此，相對于上層表面流人工濕地而言，下層水平潛流人工濕地對磷的去除效果更為明顯。三、總結復合人工濕地不同結構單元是影響人工濕地凈化富營養(yǎng)化水體的重要因素，且因不同去除機理而去除效果不同，上層表面流人工濕地單元對高錳酸鹽指數(shù)、TN、TP的去除率達到 23.5%、13.3%和 14.2%，下層水平潛流人工濕地單元對高錳酸鹽指數(shù)、TN、TP的去除率達到 24.5%、23.1%和 23.3%?？傮w上看，上、下層人工濕地單元對高錳酸鹽指數(shù)去除效果相近；對 TN去除效果，下層水平潛流人工濕地比上層表面流人工濕地高50%；對

13、TP的去除效果，下層水平潛流人工濕地比上層表面流人工濕地高40%。復合垂直流構建濕地的設計方法及凈化效果吳振斌等 2003復合垂直流構建濕地的設計必須充分考慮到各地氣候條件、水生植物特點等因素,最好經(jīng)過小試取得一定的設計參數(shù)后進行設計.而水力負荷、有機物負荷、工藝流程選擇、配水集水系統(tǒng)、基質類型以及栽種植物等諸多因素均影響到IVCW合理設計。2.1復合垂直流構建濕地的選址確定復合垂直流構建濕地的建設地址必須充分考慮當?shù)氐牡匦蔚孛惨约肮こ痰刭|、水文地質情況,同時應符合有關的法律規(guī)定.雖然作為潛流型構建濕地的一種,IVCW能有效地控制蚊蠅的滋生和臭味的傳播,但在選址時仍然應該盡量避免選在人群密集的

14、地方以及其他公眾暴露的場合。IVCW應盡量建設在平地或者坡度較小的地方以減小土方開挖量,降低投資.在坡度很大的地方,可以將下行池和上行池分別建設在不同的高程,中間通過跌水相連,以增加上行池中的溶解氧,促進硝化作用。2.2IVCW的工藝組合與運行方式根據(jù)需要,IVCW可以建設成單系統(tǒng)、串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)以及IVCW與氧化塘以及推流床等的組合形式.單池系統(tǒng)設計簡單,建造經(jīng)濟,但是運行靈活性差;串聯(lián)系統(tǒng)可以用在污水的深度處理以及出水修飾;并聯(lián)系統(tǒng)運行靈活,是最主要的形式.污水根據(jù)水力負荷按比例分配到各池中,當某一池需要維修時,其他各池仍可正常工作。復合垂直流構建濕地既可以連續(xù)運行,又可以間歇式運行.

15、但是間歇運行便于在較低水力負荷時的均勻布水,充分地利用濕地的表面積;同時間歇式進水更有利于氧氣進入濕地基質層中,促進微生物生長,加快有機物的降解,因此推薦采用間歇式運行。2.3復合垂直流構建濕地的預處理對于懸浮物或者有害物質含量高的污水,預處理是必不可少的.由于預處理設計不當而造成濕地系統(tǒng)不能正常運行的情況并不鮮見16.通?？梢圆捎酶駯?篩)、沉砂池、初沉池、除油池以及氧化塘或者水解池等作為IVCW的預處理.在有條件時,采用投加絮凝劑的方法來強化預處理對于濕地系統(tǒng)運行是有利的。復合垂直流與潛流人工濕地沿程脫氮除磷對比研究欒曉麗等 2009人工濕地用于污水處理,具有效率高、能耗低、投資低及運行管

16、理水平要求不高等優(yōu)點,是小城鎮(zhèn)污水處理較經(jīng)濟合理的選擇。人工濕地按結構不同,可將其分為表面流(SFW)、復合垂直流(IVCW)和潛流(SSFW)3種類型,并具有不同的優(yōu)缺點。表面流人工濕地不能充分利用填料及植物根系的作用,因此現(xiàn)在人工濕地設計中已經(jīng)不再使用3。復合垂直流和潛流人工濕地由于具有相對較高的有機物或氮、磷的去除率,是目前應用較為廣泛的人工濕地類型。結論：(1) 復合垂直流人工濕地對COD、NH+4-N、TN和TP都有很好的去除能力,夏季的去除率分別為71.63%、38.87%、50.17%、93.56%,比潛流人工濕地高出8.33%、7.41%、13.13%、9.41%。冬季2種人工

17、濕地對污染物的去除能力大幅下降,COD和TP的去除多依靠填料的吸附作用,微生物活性減弱使2種人工濕地對NH+4-N、TN的去除能力非常有限。冬季試驗表明,潛流人工濕地具有更好的保溫能力,對污染物的去除能力較復合垂直流人工濕地下降緩慢,COD的去除率比復合垂直流人工濕地高出1.06%,2者對TP和NH+4-N的去除能力相當接近。(2) 在整個試驗階段,復合垂直流人工濕地的脫氮除磷效果高于潛流人工濕地,主要由于它的結構設計為各類微生物提供了適宜的生態(tài)環(huán)境,水流沿程經(jīng)過好氧、缺氧和厭氧環(huán)境,有利于硝化菌、反硝化菌的生長繁殖及磷菌的大量吸磷。(3) 復合垂直流下行流池對污染物的去除效率明顯高于上行流池

18、,尤其在下行流池進水端0 20cm對COD、TP、NH+4-N和TN都有一個快速降解的過程。潛流人工濕地對COD、TP的去除主要集中在進水端0 40 cm,主要是懸浮物通過沉淀和吸附從污水中去除,對溶解性磷和NH+4-N的去除主要集中在進水端40 100 cm。由于潛流人工濕地的缺氧環(huán)境使得沿程均會發(fā)生反硝化反應,TN呈現(xiàn)均勻降低趨勢。復合垂直流人工濕地系統(tǒng)除磷研究張晟 2007（指導教師：吳振斌）相對于一些強化工程除磷手段，復合垂直流人工濕地系統(tǒng)對磷的凈化效率相對不高，甚至在進水磷濃度較低、水力負荷較大的情況下會出現(xiàn)磷的釋放，但是必須注意的是，復合垂直流人工濕地系統(tǒng)在富營養(yǎng)化水體的修復過程中所起的作用遠非僅僅降低進水中磷的濃度。復合垂直流人工濕地系統(tǒng)通過對入水