RLHB云南省礦山污水處理設備

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人工濕地系統是將污水引到人工建造的類似于沼澤的濕地上,在一定的填料上種植特選的植物,形成一個*的動植物生態環境,利用植物的根脈和其周圍土壤微生物來聯合對污水進行處理,污水流經濕地時大量的污染物被填料和植物根系阻擋截留,有機污染物和NP等則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。根據污水在濕地床中流動的方式可分為3種類型:垂直流人工濕地、潛流式人工濕地、表面流人工濕地。

1.2人工濕地污水處理技術的特點

人工濕地對污水的處理綜合了物理、化學和生物的三種作用,充分利用地下人工介質中棲息的植物、微生物、植物根系以及介質所具有的物理、化學特性將污水凈化,是一種天然凈化與人工處理相結合的復合工藝,能夠大限度地利用生物循環鏈條,減少化學化工投入。與其他污水處理技術相比,人工濕地技術投入少、運行費用低,在我國又要發展經濟,同時還要改善環境,百業待興的形勢下,使用一些低成本的處理技術符合中國國情,與傳統污水處理工藝相比有以下優點：①投資和運行費用低；②設備及工藝簡單;③可緩沖對水力和污染負荷的沖擊。

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人工濕地對污水的凈化機理研究進展

在20世紀70年代，人工濕地處理系統大多利用原有的天然濕地，將天然濕地系統與人工建造的氧化塘處理系統結合起來，既保持了天然濕地的原有結構，又提高了氧化塘系統的處理效果；80年代以后，人工濕地發展為由人工建造的、以不同粒徑的礫石等為填料基質，并種植有一定去污能力植物的處理系統，這樣的構建模式使得人工濕地進入了規模性的應用階段。國外對人工濕地污水處理技術研究開展較早，早可以追溯到1903年建在英國約克郡Earby的濕地系統，它持續運行到1992年;1953年，德國Seidel在研究中發現，蘆葦通過其根區產生微生物活性的區域作為生化反應器來轉化、降解有機物，可以去除污染物。我國在濕地處理廢水方面起步較晚,近年來也開始進行濕地處理污水技術研究。大量的研究表明,人工濕地處理污水的內在機制主要是依靠系統中基質——水生植物——微生物的物理、化學、生物的三者間協同作用,通過基質過濾吸附、沉淀、離子交換、植物的吸收與微生物的代謝活動來實現污水的凈化。

2.1有機物的去除機制

人工濕地對有機物具有較強的凈化能力,土壤有巨大的比表面積,在土壤顆粒表面形成一層生物膜,污水流經顆粒表面時，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留,不溶性的有機物通過在濕地基質中的沉淀、過濾、吸附作用,很快被截留,然后被微小生物利用;可溶性有機物通過植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代謝過程而被分解去除。在土壤好氧區,有機物被好氧菌分解為二氧化碳和水;在厭氧區有機物被厭氧菌通過發酵作用分解為二氧化碳和甲烷污水中的大部分有機物終被異養微生物轉化為微生物體、二氧化碳、甲烷和水、無機氮、無機磷。

人工濕地對C0D、BOD有較高的去除率，大多數處理系統的去除率為80%-90%。國內對人工濕地凈化城市污水的研究表明,在進水濃度較低的情況下人工濕地對BOD的去除率可達85%-95%,對C0D的去除率達80%,處理出水BOD的濃度在10mg/L左右，SS小于20mg/LCOD和BCD的去除率與各種微生物數量有明顯的相關性,說明有機物的去除主要是微生物的作用。

2.2氮的去除機制

大量研究表明:人工濕地中的氮主要是通過微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收、氨的揮發以及基質的吸附和過濾等過程而去除。氮在污水中主要以有機氮和無機氮兩種形態存在,無機氮可以被人工濕地中的植物吸收,合成植物蛋白質,后通過收割植物從濕地系統中去除。但這一部分氮僅占總氮量的8%~16%。人工濕地系統的有機氮在微生物的作用下比較容易轉化為NH3—N易引起地表水體富營養化,是需要有效去除的重要污染指標。吳振斌等研宄發現，濕地土壤的脲酶活性與N的去除率有較明顯的正相關性,認為可把根區土壤中脲酶活性作為人工濕地去除污水含氮污染物效果的評價指標。

人工濕地對N的去除率并不是很高，一般在50%左右。但有研宄發現，人為提高濕地中BOD:NChN之比（如添加秸稈或甲醇）氮的去除率將大大提高，能從30%左右上升至80%~90%,原因是BOD:NO3—N比值太低時不利于反硝化作用的進行,當比值上升到2.3時,反硝化率達到大值。Bake研宄表明，處理含有機碳低、硝酸鹽氦高的廢水可直接用C:N比來表示NO3-N的去除率，當C：N>5:1時,反硝化速度大。

2.3磷的去除機制

大量研究表明,人工濕地對磷的去除是通過植物的吸收、微生物的積累同化和基質的吸附沉淀等共同作用完成的。首先污水中的無機磷在植物的吸收和同化作用下，被合成ATP、DNA和RNA等有機成分，后通過對植物的收割而將磷從系統中去除;其次磷為微生物正常代謝所需要,有機磷和溶解性較差的磷被磷細菌轉化為溶解性無機磷,有利于植物的吸收;再次被介質(土壤或填料)通過吸附或離子交換作用而去除,土壤中所含鐵、鋁、鈣化合物的含量影響介質的吸附容量。后聚磷菌的過量聚磷對磷的去除也有一定的作用。由于人工濕地特殊的好氧、厭氧狀態,聚磷菌可在好氧狀態下吸附過量的磷,在厭氧狀態下,又把過量的磷釋放出來,一部分會隨水流輸移擴散,另一部分被介質吸附,由于磷的釋放,在局部磷的濃度較高有利于介質對磷的吸附。

人工濕地系統對磷的去除途徑主要是基質對磷的吸附沉淀作用,植物吸收對有機磷的去除效率影響不大,但無機磷以植物的吸收作用為主,這與蘆葦等大型植物*生長對無機磷的需求密切相關。李向心等認為:磷濃度較低時植物吸收是主要的,在濃度較高時植物的吸收作用顯得微不足道,但介質的吸附是有限度的,達到飽和以后效果就會減弱。

2.4重金屬的去除機制

人工濕地系統對重金屬的去除效果主要是通過化學沉淀、離子交換和植物吸收等途徑。Tjas研究認為，在停留時間為22~34h的表面流濕地里，鋅的去除率可以達到90%~96%,對鐵、鉻和鎂的去除率也很高。

廣東韶關市鉛鋅礦廢水治理在人工濕地中種植香蒲的研究表明,利用香蒲凈化含鉛、鋅工業廢水的效果非常好，COD固體懸浮物、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分別為92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%,水質得到明顯改善,主要污染物TssPbznc和Cd等均達到工業標準。陽承勝等對廣東韶關寬葉香蒲人工濕地系統中重金屬的研究結果表明,重金屬更大比例地積累和富集于地下部分,因此用收割法去除重金屬的策略在實踐中的效果有限。

有研究者認為濕地對重金屬的去除是通過植物對重金屬的吸收而起作用的，Dunbabn認為，植物的吸收只占進入系統中重金屬含量的1%~2%。植物對污水中重金屬的去除還表現在植物的泵氧作用使根區含氧量增加,增加了污水中重金屬的氧化和沉降。