污水處理與水環(huán)境保護人工濕地技術(shù)
濕地能夠存儲水分,有效調(diào)節(jié)氣候,同時為動植物提供棲息地。除天然濕地外,人工濕地多為灌溉地、蓄水區(qū)、池塘,也能有效作用于污水處理、水環(huán)境保護。在上世紀五十年代,人工濕地技術(shù)得到發(fā)展,能夠為污水處理提供思路和方法。在近期發(fā)展中,人工濕地技術(shù)的研究得以重視,獲得顯著成效。
1、人工濕地
人工濕地通過人工手段制造濕地環(huán)境,或者采用人工控制技術(shù)高效控制濕地的生態(tài)環(huán)境。人工濕地通過微生物、土壤、植物方式確保污水、污泥處理效果,還可以為水體增加含氧量。人工濕地技術(shù)涉及到物質(zhì)循環(huán)原理、再生原理,包括吸附、過濾、氧化沉淀。應用此種技術(shù)方式,可以顯著降低成本支出。人工濕地多應用于人口少、污染低的區(qū)域。相比污水處理廠,人工濕地主要應用微生物技術(shù)科學處理污水問題,以此全面提升清潔效果,減少人力、物力的耗費。
2、人工濕地的去污原理
2.1 去除氮
污水中存在大量污染物,其中包含無機氮、有機氮,有機氮涉及到嘌呤、嘧啶、尿素等;無機氮包括氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽。在人工濕地中,應用微生物技術(shù)能夠有效吸附污染物,同時進行過濾、沉淀處理。在吸收氮時,植物可以起到顯著作用,促進氮揮發(fā)。
2.2 去除磷
污水磷包含活性磷、非活性磷。人工濕地中,污水磷的去除方法比較多,可以利用水生植物吸收、基質(zhì)吸收、生物同化作用等,積累微生物。通過大量試驗可知,蘆葦、茭白去磷效果顯著,二者相結(jié)合后,磷的去除率為55%~66%。
2.3 去除重金屬
在污水結(jié)構(gòu)中,工業(yè)污水比重較大,且重金屬離子含量大。在處理重金屬離子時,通過植物吸收、富集,土壤膠體、顆粒吸附等方式,有效吸附收集污水重金屬。在人工濕地處理中,也可以應用植物種植方式處理重金屬污染。
2.4 去除有機污染物
人工濕地促進有機污染物的降解。污水有機物成分復雜,涉及到顆粒性、溶解性、不溶性物質(zhì)。污水有機污染物通過微生物、植物根系吸收,借助硝化、反硝化機制過濾處理不溶性有機物,并通過微生物分解,由微生物、植物吸收和利用有機物,轉(zhuǎn)化為水與二氧化碳。
2.5 去除病菌與懸浮物
污水內(nèi)包含大量懸浮物,其污染影響較大且存在較多病菌。人工濕地采用過濾、沉淀、吸附等方式,可以有效去除懸浮物與病菌。
3、人工濕地技術(shù)的應用領(lǐng)域
人工濕地技術(shù)是污水處理中重要的技術(shù)方法,可以有效作用于生活污水、市政污水。值得一提的是,人工濕地能夠高效處理低濃度污水,針對活性污水,則無法起到顯著的處理效果。在城市污水處理中,人工濕地凈化處理可以用于二級、三級污處理方式。在工業(yè)廢水處理中,也可以應用人工濕地技術(shù)。由于廢水污染物濃度高,進入濕地之前,需要進行初步處理。
4、人工濕地技術(shù)的應用
4.1 污水處理
農(nóng)村地區(qū)擁有豐富的土地資源,且可利用率比較高,為濕地技術(shù)提供高價值的應用條件。常見的生活污水處理方式包括厭氧池、化糞池、沉淀池、生物濾池等。在處理生活污水時,潛流式濕地的應用優(yōu)勢大于徑流人工濕地,潛流式濕地能夠提升對污水磷、懸浮物、氮的處理能力,從而被廣泛應用于農(nóng)村污水處理。
4.2 水域污染控制
城市水體污染比較大,河流湖泊水域存在明顯污染。通過人工濕地技術(shù)能夠高效率地處理污染水體。在城市居民樓建立小型人工濕地來處理并存儲雨水,實現(xiàn)雨水的二次利用,例如可以將其應用到綠化灌溉中,減少水資源浪費。在污水廠尾水處理中,可以應用人工濕地技術(shù),能夠確保對低濃度污染物的處理效果,促進水環(huán)境的改善。
4.3 修復已污染水體
人工濕地具備多種功能,其不僅能降解水體污染物,還可以修復污染水體。將污水排放至人工濕地中,能夠起到凈化效果。在污染水源附近建立潛流式人工濕地,從而提升脫氮、除磷的處理效果,同時消除水體有機物。合理應用人工濕地技術(shù)可以修復污水,對城市公園、湖泊河流的污水具有顯著的治理效果。
4.4 調(diào)節(jié)城市氣候
合理應用人工濕地技術(shù)能凈化空氣,同時可以調(diào)節(jié)局部氣候。通過相關(guān)研究可知,濕地的蒸發(fā)量比較大,利用人工技術(shù)種植植被,擴大濕地的熱容量。人工濕地技術(shù)不僅可以調(diào)節(jié)環(huán)境氣溫,還可以調(diào)節(jié)周邊濕地,有效緩解熱島效應,改善空氣質(zhì)量。濕地植物經(jīng)光合作用吸收大氣中的二氧化碳,實現(xiàn)二氧化碳、水動態(tài)平衡,減少二氧化碳總量。
4.5 凈化水資源,提升水資源利用率
多數(shù)地區(qū)水體富營養(yǎng)化問題嚴重,污水內(nèi)部包含大量磷、氮物質(zhì)。通過相關(guān)研究可知,常規(guī)污水處理方法不僅不能高效處理氮、磷物質(zhì),還會加劇地表水的富營養(yǎng)化。傳統(tǒng)脫氮、除磷技術(shù)的投資成本、使用成本均比較高,且二次污染明顯。而借助濕地植物能夠有效清除污水中的氮、磷,進而為地區(qū)居民提供優(yōu)質(zhì)水源。人工濕地技術(shù)同時可以補充地下水。當前,地下開發(fā)空間逐漸擴大,導致地下水資源減少,部分區(qū)域水位下降問題嚴重。采用人工濕地技術(shù)可以有效補給地下水,防止地面沉降。
通過建設人工濕地系統(tǒng),能夠為城市蓄水層提供水源,濕地融入蓄水層的水源,可以匯集成地下水,有效補充淺層地下水系統(tǒng),同時維持周邊水位。地下空間的開發(fā)使地下水位下降,極易導致地區(qū)下沉的問題,而通過人工濕地系統(tǒng)補給地下水能避免地質(zhì)災害事件。濕地屬于大蓄水系統(tǒng),其容量大,能夠在暴雨期間存儲雨水,以此調(diào)節(jié)自然水量。人工渠道可以補給城市地下水,用于城市綠地、地面灑水等,緩解城市的供水壓力,減少用水浪費。
5、人工濕地技術(shù)的應用前景
人工濕地技術(shù)可以有效去除有機污染物、氮磷物質(zhì),全面展示出資源生產(chǎn)的潛力,實現(xiàn)污水資源化的處理效果,是一種高效處理污水的方式。人工濕地污水處理技術(shù)集合環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益,投資成本低、效率高、運行費用與維護費用低,耗電量小,是二級污水處理廠的重要補充。通過人工濕地技術(shù)處理污水,可以滿足人與自然和諧發(fā)展的要求,建設良性的生態(tài)環(huán)境。此種方式的應用前景廣闊,可以應用于中小城市、鄉(xiāng)村地區(qū)。而由于人工濕地占地面積大,恢復、修復影響大,在應用人工濕地技術(shù)時應減少土地資源的浪費,結(jié)合地區(qū)的實際情況合理選擇地段、濕地系統(tǒng)、植物,并且與其他國家相互合作,確保濕地系統(tǒng)更好地應用于污水處理事業(yè)。
6、結(jié)語
多數(shù)地區(qū)的污水處理廠應用二級活性污泥處理技術(shù),該項技術(shù)工程投資高,投資效益高。而人工濕地處理系統(tǒng)可以結(jié)合多方面效益,運行維護成本低廉。但由于人工濕地處理技術(shù)處于初級階段,工藝資料與實例較少,必須深入分析地區(qū)的實際情況,獲取相關(guān)的環(huán)境氣候條件,從根本上促進地區(qū)對人工濕地處理技術(shù)的應用。(來源:南京名環(huán)智遠環(huán)境科技有限公司)