孙承东：水污染控制技术――垂直潜流人工湿地系统

水污染控制技术——垂直潜流人工湿地系统主讲人：孙承东人工湿地系统：•人工湿地利用基质一微生物一植物这个复合生态系统的物理、化学、和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效挣化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化与无害化。人工湿地生态系统垂直流湿地系统中的水流综合了地表流湿地系统和潜流湿地系统的特性,水流在基质床中基本呈由上向下的垂直流,水流流经床体后被铺设在出水端底部的集水管收集而排出处理系统。垂直潜流人工湿地系统垂直潜流人工湿地系统剖面图：垂直流人工湿地系统的原理机制：•一般认为人工湿地对污水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用在垂直潜流人工湿地中污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。基质表面和植物根系吸附了大量微生物形成生物膜,污水流经生物膜时,大量的SS被基质和植物根系截留,有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除；湿地床系统中因植物根系对氧的传递释放,使其周围的环境依次呈现好氧、缺氧和厌氧状态,保证了污水中的氮磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收,而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用其起从污水中去除,最后通过湿地床基质的定期更换和栽培植物的收割而使污染物最终从系统中去除。湿地污水净化主要机理原理结构图垂直流人工湿地系统的组成：潜流型人工湿地主要由三个部分组成：•基质：主要有土壤、碎石、砾石、煤块、细沙、粗砂、煤渣、多孔介质、硅灰石和工业废弃物中的一种或几种组合的混合物。基质一方面为植物和微生物提供介质，另一方面通过沉积、过滤和吸附等作用直接去除污染物。•植物：主要有香蒲、芦苇、灯心草等，这些植物可以增加湿地基质的透水性，此外还能与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境，将氧气传输至根区，形成特殊的根际微生态环境，这一微生态环境具有很强的净化废水的能力。•布水系统：主要是将进水按照一定的方式均匀地分布在处理系统中，并且保证不发生断流和堵塞，在潜流型人工湿地处理系统中多采用穿孔管布水系统。垂直潜流人工湿地系统的优缺点：缺点：垂直流人工湿地的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水，其缺点是对有机物的去除能力不如水平潜流人工湿地系统，落干/淹水时间较长。控制相对复杂，夏季有孽生蚊蝇的现象。优点：投资建设成本小、运行费用低、运行技术低、能够结合景观进行建设，具有景观美的效果。垂直流人工湿地系统的发展现状：①目前人们对人工湿地净化过程的了解多基于“黑箱”理论,而对于污水在湿地系统的净化过程了解不多,因此导致了人们在建造人工湿地时主要借助于经验,而造成了各地人工湿地净化效率差异很大。②人工湿地系统多用于生活污水的治理,并取得了显著的净化效果,在发达国家与发展中国家均有广泛的应用,小到一家一户的污水处理,大到几千人口量的生活污水处理。随着人工湿地系统的不断改进与发展,其应用领域已扩大到各类工业废水与农业废水等的处理。但是,利用人工湿地处理工业废水必须针对各自特殊污染物进行合理设计,做到有的放矢。垂直流人工湿地系统的应用：总体来说，我国人工湿地建设和应用的步伐还是相对缓慢，其所取得的成果也属鲜见，这与人工湿地本身的特性是分不开的，与我国目前人工湿地建设和管理的体制也有较大的关系。萍乡市芦溪县南坑人工湿地污水处理工程建设时间：2009年7月工程工艺：氧化塘+水平潜流+垂直潜流污水类型：城镇生活污水+农业面源污染处理能力：5000m3/d占地面积：9000m2达标要求：GB18918-2002一级B标准目前状况：正常运行，出水部分满足地表III类要求处于生长恢复期的植物系统下行垂直流湿地系统正常运行期的南坑人工湿地（污水在填料以下运行）人工湿地运行效果湿地进水口及配水渠湿地进水及出水效果类比垂直流人工湿地系统的前景：本系统今后应从以下几个方面开展深入的研究：①通过筛选耐污和净化能力强的植物品种并进行优化组合，达到更好的调控潜流型人工湿地的净化功能以及符合城市景观建设的需要；同时建造适宜的湿地生态系统，使植物良好生长，充分发挥其各种功能。②在系统地研究潜流型人工湿地中微生物种类分布规律和作用机制的基础上，通过高效微生物的筛选，人为适当地改造湿地微生物群落结构并调控湿地系统的净化过程，从而提高人工湿地系统的高效运行效果。③通过对基质进行筛选或人工合成，提高人工湿地对磷的持续去除效果。④应用生态工程的原理和方法对人工湿地系统进行构建和调整，以利于湿地正常功能的运作和生态系统服务的可持续性。谢谢！2013年9月30日