孫承東：水污染控制技術(shù)——垂直潛流人工濕地系統(tǒng)

1、水污染控制技術(shù) 垂直潛流人工濕地系統(tǒng) 主講人： 孫承東 人工濕地系統(tǒng)：人工濕地利用基質(zhì)一微生物一植物這個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)、和生物的三重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的高效掙化，同時(shí)通過(guò)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進(jìn)綠色植物生長(zhǎng)并使其增產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)廢水的資源化與無(wú)害化。人工濕地生態(tài)系統(tǒng) 垂直流濕地系統(tǒng)中的水流綜合了地表流濕地系統(tǒng)和潛流濕地系統(tǒng)的特性,水流在基質(zhì)床中基本呈由上向下的垂直流,水流流經(jīng)床體后被鋪設(shè)在出水端底部的集水管收集而排出處理系統(tǒng)。垂直潛流人工濕地系統(tǒng)垂直潛流人工濕地系統(tǒng)剖面圖：垂直流人工濕地系統(tǒng)的原理機(jī)制：一般認(rèn)為人工濕地對(duì)

2、污水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用在垂直潛流人工濕地中污水從濕地表面縱向流向填料床的底部，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過(guò)大氣擴(kuò)散和植物傳輸進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)?；|(zhì)表面和植物根系吸附了大量微生物形成生物膜,污水流經(jīng)生物膜時(shí),大量的SS 被基質(zhì)和植物根系截留,有機(jī)污染物則通過(guò)生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除；濕地床系統(tǒng)中因植物根系對(duì)氧的傳遞釋放,使其周?chē)沫h(huán)境依次呈現(xiàn)好氧、缺氧和厭氧狀態(tài),保證了污水中的氮磷不僅能被植物和微生物作為營(yíng)養(yǎng)成分而直接吸收,而且還可以通過(guò)硝化、反硝化作用及微生物對(duì)磷的過(guò)量積累作用其起從污水中去除,最后通過(guò)濕地床基質(zhì)的定期更換和栽培植物的收割而使污染物最終從系統(tǒng)中去

3、除。濕地污水凈化主要機(jī)理原理結(jié)構(gòu)圖垂直流人工濕地系統(tǒng)的組成： 潛流型人工濕地主要由三個(gè)部分組成：基質(zhì)：主要有土壤、碎石、礫石、煤塊、細(xì)沙、粗砂、煤渣、多孔介質(zhì)、硅灰石和工業(yè)廢棄物中的一種或幾種組合的混合物?；|(zhì)一方面為植物和微生物提供介質(zhì)，另一方面通過(guò)沉積、過(guò)濾和吸附等作用直接去除污染物。植物：主要有香蒲、蘆葦、燈心草等，這些植物可以增加濕地基質(zhì)的透水性，此外還能與周?chē)h(huán)境的原生動(dòng)物、微生物等形成各種小環(huán)境，將氧氣傳輸至根區(qū)，形成特殊的根際微生態(tài)環(huán)境，這一微生態(tài)環(huán)境具有很強(qiáng)的凈化廢水的能力。布水系統(tǒng)：主要是將進(jìn)水按照一定的方式均勻地分布在處理系統(tǒng)中，并且保證不發(fā)生斷流和堵塞，在潛流型人工濕地處

4、理系統(tǒng)中多采用穿孔管布水系統(tǒng)。垂直潛流人工濕地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)： 缺點(diǎn)：垂直流人工濕地的硝化能力高于水平潛流濕地，可用于處理氨氮含量較高的污水，其缺點(diǎn)是對(duì)有機(jī)物的去除能力不如水平潛流人工濕地系統(tǒng)，落干/淹水時(shí)間較長(zhǎng)?？刂葡鄬?duì)復(fù)雜，夏季有孽生蚊蠅的現(xiàn)象。 優(yōu)點(diǎn)：投資建設(shè)成本小、運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行技術(shù)低、能夠結(jié)合景觀進(jìn)行建設(shè)，具有景觀美的效果。垂直流人工濕地系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀： 目前人們對(duì)人工濕地凈化過(guò)程的了解多基于“黑箱”理論,而對(duì)于污水在濕地系統(tǒng)的凈化過(guò)程了解不多,因此導(dǎo)致了人們?cè)诮ㄔ烊斯竦貢r(shí)主要借助于經(jīng)驗(yàn),而造成了各地人工濕地凈化效率差異很大。 人工濕地系統(tǒng)多用于生活污水的治理,并取得了顯著的凈化效

5、果,在發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中國(guó)家均有廣泛的應(yīng)用,小到一家一戶(hù)的污水處理,大到幾千人口量的生活污水處理。隨著人工濕地系統(tǒng)的不斷改進(jìn)與發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)大到各類(lèi)工業(yè)廢水與農(nóng)業(yè)廢水等的處理。但是,利用人工濕地處理工業(yè)廢水必須針對(duì)各自特殊污染物進(jìn)行合理設(shè)計(jì),做到有的放矢。垂直流人工濕地系統(tǒng)的應(yīng)用： 總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)人工濕地建設(shè)和應(yīng)用的步伐還是相對(duì)緩慢，其所取得的成果也屬鮮見(jiàn)，這與人工濕地本身的特性是分不開(kāi)的，與我國(guó)目前人工濕地建設(shè)和管理的體制也有較大的關(guān)系。萍鄉(xiāng)市蘆溪縣南坑人工濕地污水處理工程建設(shè)時(shí)間：2009 年7 月工程工藝：氧化塘+水平潛流+垂直潛流污水類(lèi)型：城鎮(zhèn)生活污水+農(nóng)業(yè)面源污染處理能力：500

6、0m3/d占地面積：9000m2達(dá)標(biāo)要求：GB18918-2002 一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)目前狀況：正常運(yùn)行，出水部分滿(mǎn)足地表III 類(lèi)要求處于生長(zhǎng)恢復(fù)期的植物系統(tǒng)下行垂直流濕地系統(tǒng)正常運(yùn)行期的南坑人工濕地（污水在填料以下運(yùn)行）人工濕地運(yùn)行效果濕地進(jìn)水口及配水渠濕地進(jìn)水及出水效果類(lèi)比垂直流人工濕地系統(tǒng)的前景： 本系統(tǒng)今后應(yīng)從以下幾個(gè)方面開(kāi)展深入的研究： 通過(guò)篩選耐污和凈化能力強(qiáng)的植物品種并進(jìn)行優(yōu)化組合，達(dá)到更好的調(diào)控潛流型人工濕地的凈化功能以及符合城市景觀建設(shè)的需要；同時(shí)建造適宜的濕地生態(tài)系統(tǒng)，使植物良好生長(zhǎng)，充分發(fā)揮其各種功能。 在系統(tǒng)地研究潛流型人工濕地中微生物種類(lèi)分布規(guī)律和作用機(jī)制的基礎(chǔ)上，通過(guò)高效微生物的篩選，人為適當(dāng)?shù)馗脑鞚竦匚⑸锶郝浣Y(jié)構(gòu)并調(diào)控濕地系統(tǒng)的凈化過(guò)程，從而提高人工濕地系統(tǒng)的高效運(yùn)行效果。