污水土地處理生態(tài)工程工藝設(shè)計(jì)

摘 要：隨著工業(yè)化發(fā)展和城市人口的日益劇增，水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響城市的可持續(xù)發(fā)展和人居生活水平的提高。水污染的治理尤為重要。在各種污水處理方法中，人工濕地污水處理系統(tǒng)以其獨(dú)有的優(yōu)越性越來(lái)越為人們所熟悉和重視。人工濕地是借鑒自然濕地系統(tǒng)原理，由人工制造和監(jiān)督控制的濕地系統(tǒng)，利用生態(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、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化[1]。

關(guān)鍵詞：土地處理 人工濕地 工藝設(shè)計(jì)

1.人工濕地的發(fā)展前景及存在的問(wèn)題

采用人工濕地技術(shù)凈化污水始于1953年德國(guó)的Max Planck研究所，該研究所在研究中發(fā)現(xiàn)蘆葦能去除大量有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，隨后開(kāi)發(fā)出Max-Planck Institute Process系統(tǒng)。利用人工濕地[2]處理污水有著傳統(tǒng)處理工藝不可比擬的優(yōu)勢(shì)：投資少、造價(jià)、運(yùn)營(yíng)成本低廉；系統(tǒng)組合具有多樣性、針對(duì)性，能夠靈活的進(jìn)行選擇；處理污水具有高效性；有獨(dú)特的環(huán)境綠化和景觀功能。因此，大力開(kāi)發(fā)人工濕地污水處理技術(shù)，在我國(guó)具有廣闊的發(fā)展前景。但目前的食品廠、化工廠、制藥廠、造紙廠等工業(yè)廢污水，家畜飼養(yǎng)場(chǎng)廢水，垃圾填埋滲濾水，大量的生活污水等，都是在尚未建立完善的城市污水處理系統(tǒng)的情況下，直接地排入河湖，已使河水水質(zhì)嚴(yán)重惡化，湖泊已頻頻出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象——藻華。

2.人工濕地凈化機(jī)理

人工濕地系統(tǒng)是人為設(shè)計(jì)的工程化的濕地系統(tǒng)，人工濕地污水處理系統(tǒng)凈化污水的機(jī)理是：人工濕地成熟以后，填料表面吸附了許多微生物形成了大量生物膜，植物根系分布于濕地中，與自然系統(tǒng)中通過(guò)物理、化學(xué)以及生化反應(yīng)這三重作用來(lái)凈化污水。即應(yīng)用濕地中物理、化學(xué)、生物的協(xié)同作用來(lái)消除污染。這三種作用包括沉降、吸附、過(guò)濾、分解、離子交換、絡(luò)合反應(yīng)、硝化和反硝化作用、營(yíng)養(yǎng)元素的攝取、生命代謝活動(dòng)的轉(zhuǎn)化和細(xì)菌、真菌的異化作用[3]。

物理作用，即當(dāng)污水進(jìn)入濕地，經(jīng)過(guò)基質(zhì)層及的密集植物莖葉和根系，使污水中的懸浮固體得到過(guò)濾，截流住污水中的懸浮物，并沉積在基質(zhì)中。

化學(xué)作用，是指由于植物、土壤——無(wú)機(jī)膠體復(fù)合體、土壤微生物區(qū)系及酶的多樣性，人工濕地污水中的污染物可以通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)如化學(xué)沉淀、吸附、離子交換、氧化還原等過(guò)程得以去除。這些化學(xué)反應(yīng)主要取決于所選擇的基質(zhì)類(lèi)型，例如，含碳酸鈣較多的石灰石有助于磷的去除；含有機(jī)物豐富的土壤有助于吸附各種污染物。

生物作用，由于生長(zhǎng)在濕地中的挺水植物對(duì)氧的運(yùn)輸、釋放、擴(kuò)散作用，能將空氣中的氧氣轉(zhuǎn)運(yùn)到根部，再經(jīng)過(guò)植物根部的擴(kuò)散，在植物根須周?chē)h(huán)境中就會(huì)有大量好氧微生物將有機(jī)物分解，提高對(duì)難降解有機(jī)物的去除效果。另一方面，在根須較少到達(dá)的地方將形成兼氧區(qū)和厭氧區(qū)，有利于硝化、反硝化反應(yīng)和微生物對(duì)磷的過(guò)量積累作用，從而達(dá)到脫氮、除磷的效果。

濕地系統(tǒng)通過(guò)物理、化學(xué)、微生物和植物的綜合反應(yīng)過(guò)程可將水中可沉降固體、膠體物質(zhì)、BOD、COD、N、P、難降解有機(jī)物等去除，顯示了強(qiáng)大的多功能凈化能力。

3 預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 預(yù)處理工藝選擇

人工濕地處理污水系統(tǒng)是以人工濕地為主的包括前處理和后處理的污水處理工藝，前處理單元可包括各種預(yù)處理工藝、如格柵、沉砂池、沉淀池、化糞池、厭氧硝化池等；后處理單元可包括貯水池、農(nóng)灌、過(guò)濾、消毒、水回用設(shè)備等。

為增強(qiáng)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加濕地處理的壽命及提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，采用水解酸化法[4]作為預(yù)處理。水解酸化池主要通過(guò)填料攔截吸附小的顆粒物，將大分子有機(jī)物分解稱(chēng)便于氧化處理的小分子，并去除部分有機(jī)物，提高濕地池進(jìn)水的可生化性，該工藝使反應(yīng)控制在水解產(chǎn)酸階段，出水無(wú)厭氧發(fā)酵的不良?xì)馕?，不?huì)較大影響小區(qū)的環(huán)境水解酸化池作為前處理池，埋在人工濕地的底部，不會(huì)對(duì)周?chē)木坝^產(chǎn)生影響不會(huì)產(chǎn)生臭氣。所以選用水解酸化法作為前處理。

3.2 工藝流程圖

4 人工濕地系統(tǒng)的布置

4.1 進(jìn)出水系統(tǒng)的布置

濕地床進(jìn)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證配水的均勻性[5]，一般采用多孔管或三角堰等。水平潛流人工濕地可采用穿孔花墻配水、并聯(lián)管道多點(diǎn)布水或穿孔管布水等方式，保證水流從進(jìn)口起沿水平方向流過(guò)填料層后均勻流出。穿孔花墻孔口流速[6]不宜大于0.2m/s。穿孔管流速宜為1.5～2.0m/s，配水孔宜斜向下45?交錯(cuò)布置，孔口直徑不小于5mm，孔口流速不小于1m/s。

4.2 防止地下水污染

為防止?jié)竦叵到y(tǒng)因滲漏而造成地下水污染，要求在工程時(shí)盡量保持原土層，并在原土層上設(shè)置防滲層。防滲層的設(shè)置方法有多種，如采用厚度為0.5～1.0mm的高密度聚乙烯樹(shù)脂[7]，或油毛氈密封鋪墊等，為防止床體填料尖角對(duì)薄膜的損壞，施工時(shí)可在塑料薄膜上預(yù)鋪一層細(xì)砂。

參考文獻(xiàn)

[1] 人工濕地凈化污水機(jī)制及發(fā)展方向探討 彭瑩、嚴(yán)力蛟 浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 2011

[2] 人工濕地污水處理技術(shù)及其在我國(guó)發(fā)展的現(xiàn)狀與前景 于少鵬、王海霞、萬(wàn)忠娟 中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 2004.1

[3] 人工濕地對(duì)污水中氮磷的去除機(jī)制研究進(jìn)展 梁威、吳振斌 環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài)，2000，3

[4] 污水的人工濕地構(gòu)建技術(shù) 崔理華，盧少勇主編，2009

[5] 水解酸化池的運(yùn)行控制與影響因素 陳陸 《中國(guó)科技博覽》2011

[6] 人工濕地污水處理技術(shù)規(guī)程 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn) 2010

[7] 香蒲 .中國(guó)植物志 2013

作者簡(jiǎn)介：張靜娟（1991.12--），女，漢族，云南晉寧，本科， 研究方向：會(huì)計(jì)學(xué)。