對(duì)新型曝氣人工濕地處理技術(shù)的探究

郭文方 GUO Wen-fang

（廣東開(kāi)源環(huán)境科技有限公司，東莞 523075）

（Guangdong Kaiyuan Environmental Technology Co.，Ltd.，Dongguan 523075，China）

對(duì)新型曝氣人工濕地處理技術(shù)的探究

郭文方 GUO Wen-fang

（廣東開(kāi)源環(huán)境科技有限公司，東莞 523075）

（Guangdong Kaiyuan Environmental Technology Co.，Ltd.，Dongguan 523075，China）

本文闡述了人工濕地處理技術(shù)的原理、優(yōu)點(diǎn)和存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際案例研究了新型曝氣人工濕地處理技術(shù)，從而改善和解決了傳統(tǒng)人工濕地處理技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了尾水提標(biāo)改造思路和工程中的具體做法，可供其它地區(qū)在實(shí)踐中參考。

人工濕地；硝化；反硝化；曝氣

0 引言

目前，在世界范圍內(nèi)，關(guān)于污水的處理與利用，人工濕地污水處理系統(tǒng)是較為廉價(jià)，且投資、能耗都較低的處理技術(shù)。通過(guò)對(duì)天然濕地凈化功能進(jìn)行長(zhǎng)期的應(yīng)用，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上發(fā)展其相應(yīng)的污水處理技術(shù)，該技術(shù)具有明顯的脫氮除磷效果，在一定程度可以替代污水二級(jí)處理技術(shù)。

1 人工濕地處理技術(shù)的原理與脫氮除磷機(jī)制

1.1 人工濕地的處理原理 所謂人工濕地處理技術(shù)就是一種生態(tài)工程方法，通過(guò)將特定的濕地植物種植在一定的填料上，進(jìn)而在一定程度上建立起人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，污水中的污染物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)系統(tǒng)時(shí)，被系統(tǒng)充分的吸收或分解，進(jìn)而起到凈化水質(zhì)的作用。

無(wú)論是建造成本，還是運(yùn)行成本，人工濕地處理技術(shù)都比較低，而且操作簡(jiǎn)單，并且凈化出水的水質(zhì)非常好。如果濕地植物選擇的比較合理，那么在一定程度上可以起到美化環(huán)境的作用。污水經(jīng)過(guò)人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行處理后，其水質(zhì)可以達(dá)到地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以說(shuō)人工濕地處理技術(shù)是一種深度處理方法。

1.2 人工濕地氮的去除機(jī)制 對(duì)于氮的去除作用，在人工濕地系統(tǒng)中，通常情況下包括：吸附和過(guò)濾基質(zhì)、氨的揮發(fā)、植物的吸收，以及微生物的硝化/反硝化等，對(duì)于除N，在人工濕地系統(tǒng)中，靠微生物的氨化、硝化、反硝化作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 人工濕地脫氮存在的主要問(wèn)題

在除氮磷方面，人工濕地有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但是同時(shí)存在著一些問(wèn)題。在人工濕地中，由于系統(tǒng)內(nèi)部處于厭氧狀態(tài)，進(jìn)而制約了硝化反硝化過(guò)程，使得濕地系統(tǒng)不能很好地發(fā)揮除氮功能。目前，在人工濕地系統(tǒng)內(nèi)部，由于大部分出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，并且比較嚴(yán)重，而硝化過(guò)程需要溶解氧。經(jīng)研究顯示，對(duì)于1.0mg/L的氨氮，當(dāng)系統(tǒng)中溶解氧超過(guò)4.6mg/L時(shí)，硝化才能順利進(jìn)行。因此，濕地降低了污水對(duì)氨氮的去除率,通常情況下不超過(guò)60%。人工濕地不能提供硝酸鹽促進(jìn)反硝化作用，系統(tǒng)脫氮潛力受到影響和制約。因此，為了提高硝化作用，確保硝化反硝化機(jī)制暢通性，進(jìn)而提高脫氮效果。

3 新型曝氣人工濕地處理技術(shù)

人工濕地處理技術(shù)是未來(lái)水質(zhì)提標(biāo)一大熱門(mén)處理技術(shù)，其具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，非常適合中、小城鎮(zhèn)的污水處理。但是也有其不足之處：如占地面積過(guò)大，氧氣供應(yīng)傳質(zhì)不佳等缺點(diǎn)。針對(duì)人工濕地占地面積過(guò)大，氧氣供應(yīng)傳質(zhì)不佳、填料易堵塞等缺點(diǎn)，東莞松山湖國(guó)家高新區(qū)工業(yè)污水處理廠尾水提標(biāo)項(xiàng)目采用了一種新型的曝氣人工濕地處理系統(tǒng)，顛覆了人們對(duì)傳統(tǒng)人工濕地的認(rèn)識(shí)。

新型曝氣人工濕地是由人工建造和控制運(yùn)行的與沼澤地類似的地面，將污水有控制的投配到經(jīng)人工建造的濕地上，污水在沿一定方向流動(dòng)的過(guò)程中，鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)池底底部曝氣管向反應(yīng)池供氧，主要利用人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對(duì)污水進(jìn)行處理的一種技術(shù)。其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過(guò)濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動(dòng)物的作用。

與傳統(tǒng)人工濕地相比，新型曝氣人工濕地處理系統(tǒng)在諸多方面進(jìn)行了改進(jìn)，改善和解決了傳統(tǒng)人工濕地存在的問(wèn)題。

①濕地處理系統(tǒng)采用池塘結(jié)構(gòu)，池底和四壁采用防滲材料，大大地減小了占地面積，降低了建設(shè)成本，同時(shí)增大了水力負(fù)荷。新型曝氣人工濕地處理系統(tǒng)池底及四壁鋪設(shè)PE防滲膜，防止污水滲入地下，較混凝土池體結(jié)構(gòu)，大大減少了建設(shè)成本。水力負(fù)荷是衡量人工濕地設(shè)計(jì)、管理水平的最重要指標(biāo)。目前人工濕地水力負(fù)荷在0.2～0.4m3/m2·d范圍內(nèi)，而新型的曝氣人工濕地的水力負(fù)荷可達(dá)到3.0～4.0m3/m2·d，是傳統(tǒng)的人工濕地8～20倍。以處理規(guī)模為10000噸/天的人工濕地為例，傳統(tǒng)的占地約50000m2（75畝），新型的僅為3400m2（5畝），極大的節(jié)約了土地資源。

②采用不同級(jí)配的填料，改善了濕地的水力學(xué)性能，為微生物提供更大的附著面積，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)污染物（尤其是氮、磷）的去除能力。在濕地系統(tǒng)中，填料作為基質(zhì)與載體，其去污過(guò)程通常情況下，借助離子交換、專性與非專性吸附、螯合作用及沉降反應(yīng)等實(shí)現(xiàn)。填料對(duì)污水的處理效果受到自身所有理化性狀的影響和制約。在新型曝氣人工濕地處理系統(tǒng)中，通過(guò)采用不同級(jí)配的專業(yè)填料—自然巖石作為基質(zhì)，該基質(zhì)的特點(diǎn)是疏松多孔、通氣性好、表面積大，主要表現(xiàn)為：一方面便于空氣中的氧氣進(jìn)入濕地，為硝化細(xì)菌提供充足的氧氣；另一方面，由于該基質(zhì)多孔，含水率高，便于濕地形成厭氧環(huán)境，有利于反硝化作用除氮。此外，這種基質(zhì)質(zhì)輕，松散容量小，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，有效避免堵塞，提高了運(yùn)行周期。

③增加可靈活調(diào)節(jié)的曝氣系統(tǒng)，通過(guò)間歇式供氧使得系統(tǒng)處于最佳工作狀況；同時(shí)因?yàn)榈撞坑衅貧猓赏ㄟ^(guò)水的局部紊流沖刷填料，填料不易堵塞（如圖1所示）。

新型的曝氣人工濕地處理系統(tǒng)采用了便于更換的曝氣管曝氣，鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)池底部曝氣管向反應(yīng)池供氧，通過(guò)池體內(nèi)填料的縫隙切割作用，有效的提高了氧氣的轉(zhuǎn)移效率，同時(shí)通過(guò)巧妙的控制水流迫使其向前和向上同時(shí)流動(dòng)，在此過(guò)程中與氧氣進(jìn)行了充分接觸；而生長(zhǎng)在填料表面的生物膜的微生物群落得到足夠的氧氣供應(yīng)，進(jìn)而靠微生物的生化作用，去除了污水中的污染物，使得出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放至受納水體。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人類生存環(huán)境的惡化，人類賴以生存的水資源污染日益嚴(yán)重，全世界都對(duì)水資源與水環(huán)境有了足夠的重視，在工業(yè)科技高度發(fā)達(dá)的今天，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，維護(hù)生態(tài)環(huán)境，貫徹節(jié)能減排使命，新型曝氣人工濕地處理系統(tǒng)技術(shù)將不失為一種有效的手段，其在建設(shè)成本、占地面積、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本、耗能等方面均很低，而且操作簡(jiǎn)單、控制方式靈活，相信在今后水處理中，必將有非常廣泛的運(yùn)用。

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Study on Treatment Technoogy of New Aeratio Constructed Wetland

This article describes the principle,advantages and problems of constructed wetland treatment technology.On this basis,combined with practical cases,the treatment technology of new aeration constructed wetland is studied,so as to improve and solve the problems of traditional artificial wetland treatment technology,which provides specific method for tail water upgrading and reconstruction ideas and engineering,and can be used as reference for other area in practice.

constructed wetland；nitrification；denitrification；aeration

郭文方（1985-），男，云南曲靖人，畢業(yè)于成都信息工程學(xué)院，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)。

X505

A

1006-4311（2014）11-0319-02