李雙志,尤 泳

人工濕地處理污水在我國(guó)西部地區(qū)的適用性分析

李雙志1,2,尤 泳1

(1.劍閣縣環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法大隊(duì),廣元628300;2.黑龍江科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,哈爾濱150027)

人工濕地處理污水是我國(guó)近年來(lái)才興起的一種新型生態(tài)處理法,人工濕地在污水處理過(guò)程中具有工藝簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn),非常適合我國(guó)西部地區(qū)城鎮(zhèn)的污水處理。

人工濕地;污水處理;分析

隨著國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略,西部經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng),城鄉(xiāng)一體化建設(shè)逐步加快,城鎮(zhèn)規(guī)模比以前擴(kuò)大了許多。但城鎮(zhèn)在無(wú)限擴(kuò)張的同時(shí)卻沒有建設(shè)相應(yīng)的污水處理設(shè)施,生活污水急劇增多,從而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,影響了城鎮(zhèn)居民的正常生活。

1 西部地區(qū)城鎮(zhèn)污水現(xiàn)狀

1.1 污染現(xiàn)狀

隨著西部城鄉(xiāng)一體化建設(shè)步伐的加快,西部城鎮(zhèn)水資源污染越來(lái)越嚴(yán)重,水環(huán)境狀況越來(lái)越惡化,大部分的水源中重金屬、氨氮、總磷、化學(xué)耗氧量、大腸桿菌、陽(yáng)離子表面活性劑等指標(biāo)均存在不同程度的超標(biāo)。

西部很多城鎮(zhèn)隨處可見到河流被污染的現(xiàn)象,這不僅加劇了水資源短缺,制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,也使得城鎮(zhèn)飲水安全風(fēng)險(xiǎn)增大,制水成本提高,人民健康受到了威脅。據(jù)調(diào)查,我國(guó)人群患病的88%、死亡的33%都與生活用水不潔直接相關(guān)。城鎮(zhèn)、農(nóng)村水環(huán)境惡化,不但直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也不利于社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定[1]。

1.2 污染的主要原因

1)城鎮(zhèn)居民生活污水及廢棄物的污染

西部城鎮(zhèn)建設(shè)迅猛發(fā)展,農(nóng)村旅游資源過(guò)度開發(fā),由此而產(chǎn)生的大量生活污水直接排入水體,不少地方的飲用水受到了不同程度的污染,對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的污染。

2)城鎮(zhèn)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的污染

西部許多城鎮(zhèn)都加快了集約化、規(guī)?；男笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè),畜禽糞未得及時(shí)處理而隨雨水或人為因素混入河流,這是導(dǎo)致水體受污染的另一重要因素。

3)城鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)排污的污染

西部許多城鎮(zhèn)企業(yè)具有布局分散、規(guī)模小和經(jīng)營(yíng)粗放等特征,城鎮(zhèn)企業(yè)每年有大量污染物未經(jīng)處理直接排放。

1.3 污水處理解決辦法

傳統(tǒng)的污水處理方法主要是生化二級(jí)處理法,此工藝技術(shù)成熟,處理效果理想,但建造、運(yùn)行以及管理費(fèi)用過(guò)高;第二種是化學(xué)法(如加入硫酸銅等)和換水法處理污水,雖然均有一定效果,但化學(xué)法易產(chǎn)生二次污染,換水法不夠方便、經(jīng)濟(jì),且僅適宜于小型水體[2];第三種是利用水生植物建造人工濕地來(lái)凈化水體,這種處理方法適用范圍廣、成本低廉、處理效果良好、建造和運(yùn)行簡(jiǎn)單,非常適合在我國(guó)西部地區(qū)的中、小城鎮(zhèn)推廣。

2 人工濕地污水處理技術(shù)

2.1 人工濕地的定義

第二級(jí)日本進(jìn)口可樂(lè)麗活性炭濾芯，經(jīng)過(guò)NSF認(rèn)證，采用日本可樂(lè)麗本土工廠深加工椰殼碳粉，碳顆粒內(nèi)部更多發(fā)達(dá)微孔，先進(jìn)活化工藝大大增加比表面積，具有極強(qiáng)的吸附能力，粒度均一，保證穩(wěn)定的過(guò)濾精度和吸附性能，其余氯去除率達(dá)到95%。

人工濕地是根據(jù)土地處理系統(tǒng)及水生植物處理污水的原理,由人工建立的具有濕地性質(zhì)的污水處理生態(tài)系統(tǒng),其可分為自由水面濕地、地下水流濕地和滲濾濕地。人工濕地污水處理技術(shù)是以人工濕地(床和塘系統(tǒng))處理為主的包括前處理和后處理的污水處理工藝。人工濕地污水處理技術(shù)應(yīng)用范圍很廣,出水一般都優(yōu)于常規(guī)二級(jí)處理效果[3]。

2.2 人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的組成部分

依據(jù)濕地各部分的功能特點(diǎn),可將人工濕地劃分為五個(gè)部分:

1)具有透水性的基質(zhì)

透水性基質(zhì)包括沙粒、沙土、碎石、土壤、卵石等,它們?yōu)槲⑸锏纳L(zhǎng)提供穩(wěn)定依附表面,為化學(xué)反應(yīng)提供介面,為水生植物提供載體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

2)好氧和厭氧微生物

好氧和厭氧微生物可以轉(zhuǎn)化水中污染物,甚至對(duì)有機(jī)物可完全礦化。

3)水生生物

水生生物需要經(jīng)常處于水飽和狀態(tài),如蘆葦、香蒲、菖蒲、燈心草、綠竹、水蔥等,一方面增加濕地透水性;另一方面形成了治污的根系小環(huán)境。

4)各種水生動(dòng)物

包括無(wú)脊椎或脊椎動(dòng)物、原生動(dòng)物及魚類等。5)其他

形成人工濕地污水處理系統(tǒng)還需要水體、植被以及可用作治理的廢水。

2.3 人工濕地污水處理的主要原理

人工濕地實(shí)質(zhì)上是潛流型濕地和滲濾型土地處理系統(tǒng)的結(jié)合。該濕地地池(床～溝)在土壤沙礫、水生植物根系及根莖間形成空隙,廢水流經(jīng)介質(zhì)表面時(shí)與植物根系表面形成的生物質(zhì)接觸,而生物植物通過(guò)其內(nèi)腔可將葉莖從空氣中吸收來(lái)的氧轉(zhuǎn)輸入根區(qū)。

根據(jù)輸氧量與耗氧量的消化狀況,使該區(qū)有時(shí)好氧占優(yōu),有時(shí)以缺氧或厭氧占優(yōu)。經(jīng)好氧、缺氧、厭氧的交替運(yùn)行,不僅有利于有機(jī)物的降解,也有利于氧化物的消化與脫氧反應(yīng),這種根區(qū)對(duì)生活廢水有機(jī)負(fù)荷可達(dá)160～200 g BOD5/m3[4]。

3 人工濕地處理污水的主要優(yōu)勢(shì)

3.1 傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

人工濕地作為一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng),是正在得到研究應(yīng)用和發(fā)展的污水處理實(shí)用新技術(shù)。人工濕地處理污水是充分利用了“土壤～植物～微生物”系統(tǒng)的凈化能力,既可去除有機(jī)污染物,又可去除造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷等污染物;其二是適用范圍廣,依據(jù)其特性,非常適用于沒有完善污水管網(wǎng)系統(tǒng)的地區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

3.2 在西部地區(qū)建設(shè)優(yōu)勢(shì)

1)建設(shè)周期

以日處理600噸污水量系統(tǒng)做比較,常規(guī)污水處理設(shè)施建設(shè)周期需要一年左右,而同樣處理量的人工濕地污水處理系統(tǒng)僅需半年左右[5],具體見表1。

表1 建設(shè)周期對(duì)比 單位:月

2)運(yùn)行費(fèi)用

常規(guī)污水處理系統(tǒng)為保證污水處理效果良好,運(yùn)行過(guò)程中還需加入藥劑使污水達(dá)標(biāo)排放;而人工濕地系統(tǒng)中,生活污水從沉淀池進(jìn)入處理系統(tǒng)(水生植物園)開始,只需1～2名人員做好日常維護(hù)即可,與同等規(guī)模污水處理站相比,其運(yùn)行費(fèi)只需后者四分之一左右,具體見表2。

表2 運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比 單位:元/m3

3.3 環(huán)境效益分析

西部12省區(qū)市地域遼闊,土地面積達(dá)695萬(wàn)平方公里,占全國(guó)國(guó)土總面積的72.39%,2002年末人口3.67億人,占全國(guó)的28.8%。在這樣的背景下采用人工濕地來(lái)處理城鎮(zhèn)污水,能夠充分地利用西部的生態(tài)、地理等環(huán)境優(yōu)勢(shì),達(dá)到最大的環(huán)境效益。

其一能保持全年較高水力負(fù)荷,根據(jù)西部地區(qū)氣候條件,冬天亦能運(yùn)行;其二不僅適用大中型城鎮(zhèn)的污水處理,也適合一村一戶排放的污水治理,可用于數(shù)家集中治理;其三對(duì)各種污染物去除能力強(qiáng),可幫助削減CODcr、BOD5、NH3-N等量;其四可在西部地區(qū)旅游景區(qū)、農(nóng)家樂(lè)等場(chǎng)所作以推廣,建成后的人工濕地可作觀賞。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明,人工濕地污水處理是—項(xiàng)不斷被深化、應(yīng)用的污水處理技術(shù),有著傳統(tǒng)技術(shù)所不可比擬的巨大的綜合效益,適合西部地區(qū)持續(xù)、快速和健康增長(zhǎng)的目標(biāo)。

目前,全國(guó)范圍內(nèi)在建或建成的“人工濕地”型污水處理系統(tǒng)多達(dá)幾十家,隨著西部地區(qū)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的日漸深入,隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)以及各風(fēng)景區(qū)旅游客源的增多,許多城鎮(zhèn)產(chǎn)生的生活污水量將越來(lái)越多,在這樣的背景下,推廣和建設(shè)人工濕地污水處理系統(tǒng)是當(dāng)務(wù)之急。

[1] 張良平.鄉(xiāng)村及小城鎮(zhèn)水污染治理[R].第六屆亞太地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展部長(zhǎng)級(jí)論壇暨第二屆中國(guó)城鎮(zhèn)水務(wù)發(fā)展國(guó)際研討會(huì), 2007.

[2] 屠曉翠,蔡妙珍,孫建國(guó).大型水生植物對(duì)污染水體的凈化作用和機(jī)理[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(12).

[3] 朱清時(shí).綠色環(huán)境和新的產(chǎn)業(yè)革命[J].現(xiàn)代環(huán)境,1998,(6).

[4] 林家棟,朱邦長(zhǎng).城市環(huán)境治理[J].生態(tài)與自然保護(hù),1999,45 (12):20.

[5] 任繼周,張自和.污水處理技術(shù)[M].1999,45(12):20-21.

Applicability Analysis about Wastewater Treatment Technology of Constructed Wetland in Western China

(1.Environmental Supervision and Law-enforcement in Jiange,Guangyuan 628300,China; 2.Resource and Environment Engineering Dept.Heilongjiang Institute of Science and Technology,Haerbin 150027,China)

LI Shuang-zhi1,2,YOU Yong1

Constructed wetlands for wastewater treatment is a new type of ecological approach of China in recent years,constructed wetlands in wastewater treatment process has many features:a simple process,investment,and low running costs and so on,is very suited to wastewater treatment in western cities of China.

constructed wetland;wastewater treatment;analysis

X506

B

1674-2842(2010)02-0022-02

2009-11-17

李雙志(1983-),男,學(xué)歷:在讀碩士,主要研究資源與環(huán)境

工程領(lǐng)域;尤 泳(1980-),男,學(xué)歷:本科,主要從事環(huán)境監(jiān)察與監(jiān)測(cè)工作。