1、毕业论文文献综述环境工程硅藻土基质人工湿地处理生活污水研究摘要人工湿地作为一种新型的生态处理工艺在生活污水处理方面得到了广泛的应用。本文主要介绍了人工湿地的历史背景及其国内外研究现状，存在的主要缺点以及改善缺点的方法途径，并就未来发展趋向做了进一步说明。关键词人工湿地；硅藻土；污水处理1前言人工湿地污水处理是20世纪70年代发展起来的一种污水土壤处理技术。人工湿地中，石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例和层次构成基质，并有选择地植入植物，介质、植物和微生物是其基本构成，实际上是一种独特的土壤植物微生物系统。人工湿地因水流方式差异可分为表面流湿地、地下潜流湿地、垂直流湿地和潮汐流湿地17
2、。人工湿地技术已成为处理城镇生活污水的一种常用技术。2人工湿地处理污水研究历史运用人工湿地处理污水可追溯到1903年,建在英国约克郡EARBY的这个被认作世界上第一处用于处理污水的人工湿地连续运行直到1992年14,而人工湿地处理污水工艺在世界各地受到重视并被运用,还是在本世纪七十年代德国学者KICKUTH提出根区法THEROOTZONEMETHOD理论之后开始的15,16。第一个完整的人工湿地的试验始于1974年,是在德国的OTHFRENSEN进行的。近十年来,英国、德国、法国、澳大利亚、巴西、荷兰等国人工湿地发展迅速,它不仅成为中小城镇的重要污水处理措施,而且也成为雨水处理、工业废水处理的
3、重要技术。目前,欧洲已有数以百计的人工湿地在运行之中,其处理规模有大有小,规模最小的仅处理一家一户的废水湿地面积约为40M2,规模大的占地达5000M2,用以处理人口在1000人以上村镇排放的生活污水。3人工湿地处理污水缺点人工湿地具有投资和运行费用低、处理效果稳定、出水水质好等优点，并且有良好的自然、社会、经济效益但也存在占地面积大、易堵塞、难以处理高浓度污水、易受气候地理条件限制等缺陷占地面积大。为满足污水处理所需的水力停留时间，维持较高的COD去除率，人工湿地水力负荷通常为0305M3/M2D，远小于一般好氧反应器的水力负荷，导致工程占地面积较大。2脱氮除磷效率不高。人工湿地脱N的主要途
4、径是微生物的硝化与反硝化作用，但人工湿地常因缺氧导致硝化过程不完全，从而影响脱N效率2，其NH4N去除率一般为4075；此外，人工湿地除P的主要途径是基质吸附，尽管运行初期具有很高的除P效率，但一旦基质吸附饱和，其除P效果不佳。易板结、易堵塞。人工湿地常用基质有卵石、砾石、粗砂、细沙、煤渣、矿渣、陶粒、石灰石等。这些基质材料多为致密性材料，比重大，不具备多孔结构，或其孔隙度和比表面积很小。用其作为人工湿地基质时，一方面对污染物的吸附与过滤作用不大，微生物藉以着生与繁衍的表面积较小，导致污染处理负荷较低；另一方面，随着微生物及污染物在基质表面的累积，基质间隙越来越小，产生板结与堵塞，过水能力越来
5、越低，以致湿地中积水严重、溶解氧含量降低，从而进一步降低其脱氮除磷效率10。通常情况下，已建人工湿地大多在运行3年左右即因堵塞而报废；我省有大量已建人工湿地工程因堵塞而报废。4改善人工湿地处理效果途径41改进布水方式人工湿地传统的布水方式有固定式喷灌、移动式喷灌、淹灌和沟灌，在大多数情况下，布水方式取决于当地的地形、土壤、植物和气候条件。阶梯进水可避免处理床前部堵塞，使植物长势均匀，有利于后部的硝化脱氮作用回流式可对进水进行一定的稀释，增加水中的溶解氧并减少出水中可能出现的臭味，促进填料床中的硝化和反硝化脱氮作用综合式则一方面设置出水回流，另一方面还将进水分布至填料床的中部，以减少填料床前端的
6、负荷42改进水流方向根据水流方向不同，传统的人工湿地分为平行流与下行流两种。己有相当数量的研究表明，平行流的传氧能力有限。吉林建筑工程学院宋铁红等研究了人工湿地在间歇流、连续流进水方式下处理生活污水的效率，并进行了对比分析。在平均水力负荷48CM/D时，间歇流和连续流人工湿地C0D平均去除率分别为78和64NH3N平均去除率分别为60和44TP去除率均为53。结果表明，间歇流进水能够提高床体内的含氧量，缓解植物根系放氧不足，提高了污染物去除率5,6。43改进湿地植物人工湿地植物选择趋向于从当地的天然湿地中选择抗污能力强、净化效果好且具有一定经济价值和景观效果的物种。鲁敏等研究表明香蒲、美人蕉、
7、黄花莺尾、菱白和首蒲适合在武汉地区人工湿地床中种植8。邓辅唐等研究得出旱伞竹、皇竹草、红线草和3马蹄莲是适合在云南地区种植的人工湿地植物。许多研究表明，复合植物床对水质的净化效果好于单一植物9。44改进基质传统的人工湿地基质主要有土壤、细沙、粗砂、砾石、灰渣及石灰石、沸石、鹅卵石等。李旭东等对沸石潜流湿地、砾石潜流湿地和自由表面流人工湿地脱氮除磷性能进行了中试对比试验研究，结果表明在相同进水水质和水力停留时间为LD的运行条件下，沸石潜流湿地脱氮效果最佳，总氮去除率接近60砾石潜流湿地除磷效果最佳，总磷去除率可达70自由表面流人工湿地脱氮除磷效果介于沸石和砾石潜流湿地之间13。除了这些基质外，一
8、些学者研究了新的基质，例如，硅藻土具有孔隙度大、吸附性强、化学性能稳定等工艺特性，将硅藻土用于小型水处理装置,生产饮用水，利用硅藻土独特的理化性质处理生产废水和生活污水,具有很好的环境效益和经济效益。5结论及发展趋势通过对布水、水流方向、湿地植物、基质的改进，人工湿地处理技术会得到不断地改善与发展，人工湿地的应用范围越来越广泛。尤其在基质的改进这一块，浙江省硅藻土资源丰富，仅嵊州市已探明储量便已达2亿吨以上，是我国贮量最大的硅藻土矿区。可以对硅藻土作为填料进行进一步研究，以获得更大的处理效率，有效改善人工湿地处理污水性能。参考文献1徐泾,徐高田,曹达文,金伟硅藻原土处理城镇污水试验研究J中国给
9、水排水,2007,231746542刘春常,夏汉平,简曙光人工湿地处理生活污水研究J生态环境,2005,1445365393贺锋,吴振斌,陶菁,成水平,付贵萍复合垂直流人工湿地污水处理系统硝化与反硝化作用J环境科学,2005,26147504詹鹏，王湘英，朱建林，高华生，李小明梯田式人工湿地处理生活污水的初步研究J水资源保护,2008,24172755宋铁红，韩相奎，林英姿。间歇流人工湿地处理生活污水试验研究J。吉林建筑一工程学院学报，2003，203L一36宋铁红，尹军，崔玉波。不同进水方式人工湿地除污效率对比分析J。安全与环境工程，2005，12346一517杨胜武,顾军农,张春雷生物陶粒
10、硅藻土联合工艺脱氮除磷J环境科学导刊，42008,27162648邓辅唐，邓辅商，孙佩石等。滇池治理人工湿地适用水生植物的引种研究J。中国水土保持，2005，778一109刘超翔，胡洪营，张健等。人工复合生态床处理低浓度农村污水J。中国给水排水，2002，1871410詹德昊,吴振斌,张晟,成水平,傅贵萍,贺峰堵塞对复合垂直流湿地水力特征的影响J中国给水排水,2003,1921411ANTONIOALBUQUERQUE,JOSEOLIVEIRA,SABRINASEMITELA1,LEONORAMARALEVALUATIONOFTHEEFFECTIVENESSOFHORIZONTALSUBSUR
11、FACEFLOWCONSTRUCTEDWETLANDSFORDIFFERENTMEDIAJJOURNALOFENVIRONMENTALSCIENCES2010,22682082512杨胜武,顾军农,张春雷生物陶粒硅藻土联合工艺脱氮除磷J环境科学导刊，2008,2716264L3李旭东，周琪，张荣社等。三种人工湿地脱氮除磷效果比较研究J。地学边缘，2005，12特刊73一7514HILEYPD1994THEREALITYOFSEWAGETREATMENTUSINGWETLANDCICWS94PRO,688315BRIXH1986THEAPPLICABILITYOFTHEWASTEWATERTREATMENTPLANTINOTHFRESENASSCIENTIFICDOCUMENTATIONOFTHEROOTZONEMETHODJWATSCITECHNOL,1910192416REDDYKR,DEBRUCKTA1987STATEOFTHEARTUTILIZATIONOFAQUATICPLANTSINWATERPOLLUTIONCONTROLJWATSCITECHNOL,19106179
