人工濕地生態(tài)系統(tǒng)在廢水處理中的功能與應(yīng)用

人工濕地生態(tài)系統(tǒng)在廢水處理中的功能與應(yīng)用摘要：人工濕地由于具有高效、投資低廉、操作簡單等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于廢水處理。本文主要介紹了人工濕地的應(yīng)用、構(gòu)建、類型以及去污效果。并在此基礎(chǔ)上討論了人工濕地的應(yīng)用前景和現(xiàn)階段我們的研究狀況。關(guān)鍵字：人工濕地；廢水處理；類型；效果隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人口數(shù)量的劇增，各種污染也相應(yīng)增加。其中水污染（工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)面源污水）最為嚴重，據(jù)有關(guān)資料顯示，我國已有85%的江河湖泊受到不同程度的污染，僅1994年全國城市廢水排放量高達360億噸，其中80%廢水未經(jīng)處理直接排入江河湖泊。進入21世紀以來，人們更注重生活質(zhì)量的提高，無論是政府還是個人都認識到水污染問題的嚴重性，這就需要找到一條解決該問題的有效途徑。一、人工濕地在廢水處理中的應(yīng)用人工濕地是近三十年來發(fā)展起來的一種廢水處理新技術(shù)。1974年，自前西德首先建造人工濕地以來，該技術(shù)在美國、加拿大及歐洲一些發(fā)達國家得到迅速發(fā)展。我國人工濕地的研究起步較晚，于1990年7月在深圳建起我國第一個人工濕地污水處理工程白泥坑人工濕地污水處理系統(tǒng)。目前，可以利用人工濕地處理各種類型的廢水(Moshiri,1993;KadlecandKnight,1996;Vymazaletal.,1998)，例如日常生活污水(Cooperetal.,1997;Schreijeretal.,1997)、采礦廢水(KleinmannandGirts,1987;Brodieetal.,1989;Howardetal.,1989;Wenericketal.,1989)、農(nóng)業(yè)污水(DubowryandReaves,1994;Riveraetal.,1997)、垃圾滲出液(Dombush,1989;Trantmanetal.,1989)、富營養(yǎng)水體(DAngeloandReddy,1994)。而人工濕地之所以被廣泛地應(yīng)用于廢水處理，主要有三個原因：(1)它能夠利用基質(zhì)-微生物一植物這個復合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學和生物的三重協(xié)調(diào)作用，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物同化分解和植物吸收等途徑去除廢水中的懸浮物、有機物、氮、磷和重金屬等，來實現(xiàn)對污水的高效凈化，同時通過營養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學循環(huán)，促進綠色植物生長并使其增產(chǎn)，實現(xiàn)廢水的資源化與無害化。(2)它具有投資低(150～800元/噸)、耗能少、操作簡單、運行成本低廉(0.1～0.2元/噸)的特點，因此有較高的經(jīng)濟效益(其基建和運行費用僅為傳統(tǒng)二級處理的1/l0～1／2，胡康萍等，1991)。(3)它作為一個生態(tài)系統(tǒng)，能維持生物多樣性及構(gòu)成景觀的一部分，在去除污染物的同時，具有美化環(huán)境的功能，因此有較高的生態(tài)效益。二、濕地的定義與人工濕地的構(gòu)建由于濕地種類繁多、分布廣泛，而且不同濕地之間差異也較大，因此很難給濕地下一個明確的定義。1994年的《中國濕地生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》會議上對濕地的解釋是：處于陸地與水域的交匯處，水位接近或處于地表面，或有淺層積水，一般以低水位時水深2米處為界，并具有以下特征：(1)至少周期性的以水生、濕生植物為植物優(yōu)勢種；(2)低層土主要是濕生土壤；(3)在每年的生長季節(jié)底層土被水淹沒4個月以上。人工濕地是把選定的填料(如沙礫)按一定的坡度填在一定長寬比及底面坡降的淺池內(nèi)或低洼地中，在填料表層土壤中種植一些處理性能好、成活率高、生長周期長、根系發(fā)達、美觀及具有經(jīng)濟價值的水生植物(如水葫蘆、菹草、蘆葦?shù)?，構(gòu)成一個濕地生態(tài)系統(tǒng)。三、人工濕地的類型在廢水處理中，主要應(yīng)用兩種類型，即表層流人工濕地（廢水水平流動，通過濕地而沉淀）和滲漏人工濕地（廢水垂直流入，經(jīng)滲透沉積后排水去除），它們具有不同的作用，可以根據(jù)需要選擇。目前，美國、澳大利亞、日本、英國、荷蘭、德國等國家已廣泛應(yīng)用表層流人工濕地來處理廢水。廢水從它表面流過，一般有一個或幾個填料床組成，床底填有基質(zhì)，并有防漏層來阻止廢水滲入地下而污染地下水，在系統(tǒng)中種植一些水生植物如水葫蘆、蘆葦、菹草等，廢水經(jīng)常同表層水流相混合，在濕地內(nèi)流動，持續(xù)時間一般為10天左右。這種類型的濕地，對生化需氧量（BOD）、化學需氧量（COD）、懸浮物等指標的去除率高于滲漏人工濕地。滲漏人工濕地使污水從濕地表面縱向流入填料床的底部，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過大氣擴散和植物傳輸進入人工濕地系統(tǒng)。垂直潛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，但其缺點是對有機物的去除能力不如表層流人工濕地。四、人工濕地處理廢水的效果削隨著研究途的發(fā)展，對濕障地去污能力的搞研究不再停留苗在定性上，而晨是更注重定量首的研究。其中憲一個反映濕地首去污能力的重遭要數(shù)據(jù)庫既是版NAD短B他（腿North利Americ綿anDat胡aBas扔e妹）捐,飯它是通過像對錘10橋0惠多個廢水處理趨型濕地的調(diào)查律研究而建立藏（倉Knight北etal背.,199塘2耽）。該數(shù)據(jù)庫拋說明濕地尋對孝BO研D止、掙CO飄D砍的去除率可炒達蜘8樣0授～趣90突%丑，但對氮、磷慕的去除率相對和較低，而且變?nèi)谢草^大，一傅般隊在逐50萌%御左右掃。抹購.Verho嗎eve蟻n萬和鮮A.F.M.竄Meulem匠a認n窯（漿199蔬9企）通過對滲漏壓濕地十年的研眨究，也得出了稠反應(yīng)濕地去污鈔能力的一些數(shù)向據(jù)。從實踐的熟角度來說，人距工濕地的去污萬能力會更強。溜因為它們的目回的性更明確，榜而且可在最大避程度上受人為翼控制。在歐洲膨和美國，凡是歌投入運行并達恩到成熟的人工摘濕地，基本上茂都能達到尾水擺排放標準。斬五、前景纖展望與實踐應(yīng)之用堂從人工濕率地成功的應(yīng)用贈實例可以看出敞，它是一種正扣在得到不斷研畝究、應(yīng)用的廢龍水處理技術(shù)。扶盡管運用人工老濕地來處理工剩業(yè)廢水、日常毅生活污水、農(nóng)病業(yè)廢水等方面伸的研究已有三扔四十年的歷史悄，但是迄今為改止應(yīng)用人工濕范地處理養(yǎng)殖廢擁水的研究卻只握有貓51供0晚年的時間，而銅且具體的研究挨事例也尚未多鈔見喂（椒R.L.參Knight假etal里.,200廁0抵）。所以在現(xiàn)熊階段我們的研喬究主要是應(yīng)用寇人工濕地來凈拌化蛋鴨養(yǎng)殖過土程中所產(chǎn)生的澇污水（見閘圖鋸3屢）。本研究以刪德清縣利虹禽煩業(yè)有限公司的拔蛋鴨養(yǎng)殖槍場幸(城見貿(mào)圖停4志)絨為基地，該蛋鏈鴨養(yǎng)殖場是浙你江省較大的蛋鏡鴨養(yǎng)殖場，占猜地面積故達刊8衡0括畝，全年飼養(yǎng)音蛋鴨、種伐鴨磁1咬0搜萬只。養(yǎng)殖場芒采用循環(huán)水人陸工池，鴨場水德清鴨壯，病害盛少。但到夏天荷，特別是高溫欣季節(jié)，排水量姜增加，過多過腿肥的池水又造亞成了水田肥害岡，河水的富營懸養(yǎng)化。因此，包我們通過構(gòu)建延人工濕地來凈欺化這些富營養(yǎng)姻水體，并要進鮮行長期的實驗頂來說明濕地的翠去污能力。參考文獻扣[1]Jos派T.A.,明Verhoe妙ven,A慈rthur授冤uleman雀,1998.擔Wetla業(yè)ndfor訊waste發(fā)water粱treatm翠ent:O賄pportu績nities竄andl離imitat貓ions.宋Ecolog追icalE青nginee歪ring,寨12(199瓦9):5-1捐2刃[2]Ame古liaK.刪Kivai冒si.Th爪epote兆ntial黎forco紗nstruc決tedwe紅tlands壽forw踐astewa俯tertr枕eatmen知tand蛛reuse女indev楚elopin滑gcoun救tries:蛙arev下iew.E蹄cologi啊calEn梢gineer捧ing,1敘6(200昆1):54狡5-560席[3]A.G松.Werk廟er,J觀.M.Do蜜ughert若y,J.L回.McHe勝nry,W言.A.Va態(tài)nLoon改.Trea灘tment局variab攻ility飯forwe視tland蘭wastew滴atert皺reatme傳ntdes蟲ignin稿cold聲climat熄es.Ec覆ologic訪alEng魄ineeri檔ng,19夠(2002桑)1-11燃[4]Bar震ryA.猜Costa-蠻Pierce算.Prel拉iminar躲yinve覺stigat裂ionof財anin慮tegrat織edaqu墳acultu鬧rewetl陪andec博osyste佳musin旨gtert善iary-t韻reated宮munic巡ipalw縣astewa捏terin風消LosAn家geles邊County細,短Califo猾rnia端.Ecol吼ogical慰Engin老eering瞧,10(福1998):若341-3抗54銜[5]Rob驢ertL.夸Knigh黎teta公l..Co銳nstruc挺tedwe搬t(yī)lands躁forl票ivesto嬸ckwas饑tewate塘rmana借gement桿.Ecol鑒ogical叢Engin貴eering冶,15(元2000):薦41-55輛[6體]唐何池殊全碗,蜂跡趙魁墊義接,賞賀余國愉營苗,販棉趙志括春漠,凍桶王國祝平鑒.仔劫濕地生態(tài)過程宏研究進謝展塊[J]臉.杯地球科學進展花，腿200習0捏，槍15(20)懲:165-1慚71推[7些]傭李軍，丁捆立綢.搜湖南給水排沾水榨[M]遣.機長棄沙下:辯軋湖南科學技術(shù)障出版社趣，纖1994被[8狗]潛文樂元，謝可酒軍吩.易人工濕地新型騙污水處理技焦術(shù)森[J]馳.花西南林學院學己報儉，鉤200念2滴，輸22(2):勵76-79拖[9搜]昆崔保山，劉興并土迷.私濕地生態(tài)系統(tǒng)愚設(shè)計的一些基賺本問題探夫討嶼[J]蠟.藥應(yīng)用生態(tài)學報豆，俊200項1磁，戲12(1):悲145-15蚊0練[10坦]咱籍國東，孫鐵給珩，李宵順嫌.侍人工濕地及其賠在工業(yè)廢水處敢理中的應(yīng)被用疫[J]應(yīng).面應(yīng)用生態(tài)學報護，揉200緩2腹，擠13(2):第224-22抹8嚇[11賢]滾春雷，常杰，喬葛瀅，朱蔭櫻湄滅.烤復合垂直流人鑼工濕地對低濃糧度養(yǎng)殖廢水循負環(huán)凈化功能研抵究給[J]墻.忘科技通報約，碰200壺4瓦，嗎20(1):春15-17專[12雹]掀廖新悌，駱世合明簡.臥人工濕地對豬水場廢水有機物常處理效果的研顏究桌[J]糊.險應(yīng)用生態(tài)學報均，京200禿2熄，踩13(1):毛113-11折7諷[13郊]批諸惠昌，胡紀負萃樸.家新型廢水處理很工藝人工濕地踩的設(shè)計方識