人工湿地处理污水在我国西部地区的适用性分析

李双志,尤 泳

人工湿地处理污水在我国西部地区的适用性分析

李双志1,2,尤 泳1

(1.剑阁县环境监察执法大队,广元628300;2.黑龙江科技大学资源与环境工程学院,哈尔滨150027)

人工湿地处理污水是我国近年来才兴起的一种新型生态处理法,人工湿地在污水处理过程中具有工艺简单、投资省、运行费用低等特点,非常适合我国西部地区城镇的污水处理。

人工湿地;污水处理;分析

随着国家实施西部大开发战略,西部经济持续增长,城乡一体化建设逐步加快,城镇规模比以前扩大了许多。但城镇在无限扩张的同时却没有建设相应的污水处理设施,生活污水急剧增多,从而导致水体富营养化,影响了城镇居民的正常生活。

1 西部地区城镇污水现状

1.1 污染现状

随着西部城乡一体化建设步伐的加快,西部城镇水资源污染越来越严重,水环境状况越来越恶化,大部分的水源中重金属、氨氮、总磷、化学耗氧量、大肠杆菌、阳离子表面活性剂等指标均存在不同程度的超标。

西部很多城镇随处可见到河流被污染的现象,这不仅加剧了水资源短缺,制约社会经济发展,也使得城镇饮水安全风险增大,制水成本提高,人民健康受到了威胁。据调查,我国人群患病的88%、死亡的33%都与生活用水不洁直接相关。城镇、农村水环境恶化,不但直接影响到工农业生产的经济效益,同时也不利于社会的经济发展和稳定[1]。

1.2 污染的主要原因

1)城镇居民生活污水及废弃物的污染

西部城镇建设迅猛发展,农村旅游资源过度开发,由此而产生的大量生活污水直接排入水体,不少地方的饮用水受到了不同程度的污染,对水环境产生了十分严重的污染。

2)城镇畜禽养殖场的污染

西部许多城镇都加快了集约化、规模化的畜禽养殖场建设,畜禽粪未得及时处理而随雨水或人为因素混入河流,这是导致水体受污染的另一重要因素。

3)城镇企业生产排污的污染

西部许多城镇企业具有布局分散、规模小和经营粗放等特征,城镇企业每年有大量污染物未经处理直接排放。

1.3 污水处理解决办法

传统的污水处理方法主要是生化二级处理法,此工艺技术成熟,处理效果理想,但建造、运行以及管理费用过高;第二种是化学法(如加入硫酸铜等)和换水法处理污水,虽然均有一定效果,但化学法易产生二次污染,换水法不够方便、经济,且仅适宜于小型水体[2];第三种是利用水生植物建造人工湿地来净化水体,这种处理方法适用范围广、成本低廉、处理效果良好、建造和运行简单,非常适合在我国西部地区的中、小城镇推广。

2 人工湿地污水处理技术

2.1 人工湿地的定义

第二级日本进口可乐丽活性炭滤芯，经过NSF认证，采用日本可乐丽本土工厂深加工椰壳碳粉，碳颗粒内部更多发达微孔，先进活化工艺大大增加比表面积，具有极强的吸附能力，粒度均一，保证稳定的过滤精度和吸附性能，其余氯去除率达到95%。

人工湿地是根据土地处理系统及水生植物处理污水的原理,由人工建立的具有湿地性质的污水处理生态系统,其可分为自由水面湿地、地下水流湿地和渗滤湿地。人工湿地污水处理技术是以人工湿地(床和塘系统)处理为主的包括前处理和后处理的污水处理工艺。人工湿地污水处理技术应用范围很广,出水一般都优于常规二级处理效果[3]。

2.2 人工湿地生态系统的组成部分

依据湿地各部分的功能特点,可将人工湿地划分为五个部分:

1)具有透水性的基质

透水性基质包括沙粒、沙土、碎石、土壤、卵石等,它们为微生物的生长提供稳定依附表面,为化学反应提供介面,为水生植物提供载体和营养物质。

2)好氧和厌氧微生物

好氧和厌氧微生物可以转化水中污染物,甚至对有机物可完全矿化。

3)水生生物

水生生物需要经常处于水饱和状态,如芦苇、香蒲、菖蒲、灯心草、绿竹、水葱等,一方面增加湿地透水性;另一方面形成了治污的根系小环境。

4)各种水生动物

包括无脊椎或脊椎动物、原生动物及鱼类等。5)其他

形成人工湿地污水处理系统还需要水体、植被以及可用作治理的废水。

2.3 人工湿地污水处理的主要原理

人工湿地实质上是潜流型湿地和渗滤型土地处理系统的结合。该湿地地池(床～沟)在土壤沙砾、水生植物根系及根茎间形成空隙,废水流经介质表面时与植物根系表面形成的生物质接触,而生物植物通过其内腔可将叶茎从空气中吸收来的氧转输入根区。

根据输氧量与耗氧量的消化状况,使该区有时好氧占优,有时以缺氧或厌氧占优。经好氧、缺氧、厌氧的交替运行,不仅有利于有机物的降解,也有利于氧化物的消化与脱氧反应,这种根区对生活废水有机负荷可达160～200 g BOD5/m3[4]。

3 人工湿地处理污水的主要优势

3.1 传统优势

人工湿地作为一个完整的生态系统,是正在得到研究应用和发展的污水处理实用新技术。人工湿地处理污水是充分利用了“土壤～植物～微生物”系统的净化能力,既可去除有机污染物,又可去除造成水体富营养化的氮、磷等污染物;其二是适用范围广,依据其特性,非常适用于没有完善污水管网系统的地区和乡镇。

3.2 在西部地区建设优势

1)建设周期

以日处理600吨污水量系统做比较,常规污水处理设施建设周期需要一年左右,而同样处理量的人工湿地污水处理系统仅需半年左右[5],具体见表1。

表1 建设周期对比 单位:月

2)运行费用

常规污水处理系统为保证污水处理效果良好,运行过程中还需加入药剂使污水达标排放;而人工湿地系统中,生活污水从沉淀池进入处理系统(水生植物园)开始,只需1～2名人员做好日常维护即可,与同等规模污水处理站相比,其运行费只需后者四分之一左右,具体见表2。

表2 运行费用对比 单位:元/m3

3.3 环境效益分析

西部12省区市地域辽阔,土地面积达695万平方公里,占全国国土总面积的72.39%,2002年末人口3.67亿人,占全国的28.8%。在这样的背景下采用人工湿地来处理城镇污水,能够充分地利用西部的生态、地理等环境优势,达到最大的环境效益。

其一能保持全年较高水力负荷,根据西部地区气候条件,冬天亦能运行;其二不仅适用大中型城镇的污水处理,也适合一村一户排放的污水治理,可用于数家集中治理;其三对各种污染物去除能力强,可帮助削减CODcr、BOD5、NH3-N等量;其四可在西部地区旅游景区、农家乐等场所作以推广,建成后的人工湿地可作观赏。

4 结语

实践表明,人工湿地污水处理是—项不断被深化、应用的污水处理技术,有着传统技术所不可比拟的巨大的综合效益,适合西部地区持续、快速和健康增长的目标。

目前,全国范围内在建或建成的“人工湿地”型污水处理系统多达几十家,随着西部地区城乡一体化建设的日渐深入,随着经济的持续增长以及各风景区旅游客源的增多,许多城镇产生的生活污水量将越来越多,在这样的背景下,推广和建设人工湿地污水处理系统是当务之急。

[1] 张良平.乡村及小城镇水污染治理[R].第六届亚太地区基础设施发展部长级论坛暨第二届中国城镇水务发展国际研讨会, 2007.

[2] 屠晓翠,蔡妙珍,孙建国.大型水生植物对污染水体的净化作用和机理[J].安徽农业科学,2006,34(12).

[3] 朱清时.绿色环境和新的产业革命[J].现代环境,1998,(6).

[4] 林家栋,朱邦长.城市环境治理[J].生态与自然保护,1999,45 (12):20.

[5] 任继周,张自和.污水处理技术[M].1999,45(12):20-21.

Applicability Analysis about Wastewater Treatment Technology of Constructed Wetland in Western China

(1.Environmental Supervision and Law-enforcement in Jiange,Guangyuan 628300,China; 2.Resource and Environment Engineering Dept.Heilongjiang Institute of Science and Technology,Haerbin 150027,China)

LI Shuang-zhi1,2,YOU Yong1

Constructed wetlands for wastewater treatment is a new type of ecological approach of China in recent years,constructed wetlands in wastewater treatment process has many features:a simple process,investment,and low running costs and so on,is very suited to wastewater treatment in western cities of China.

constructed wetland;wastewater treatment;analysis

X506

B

1674-2842(2010)02-0022-02

2009-11-17

李双志(1983-),男,学历:在读硕士,主要研究资源与环境

工程领域;尤 泳(1980-),男,学历:本科,主要从事环境监察与监测工作。