人工湿地在污水厂尾水深度净化的应用研究

人工湿地在污水厂尾水深度净化的应用研究

郑连炳

邯郸市市政排水管理处 河北 邯郸 056001

摘要：近年来，随着我国社会经济的快速发展，人们生活水平不断提高，城市污水废水量与日俱增，污水处理厂的提标改造逐渐提上日程，人工湿地工艺在尾水的深度处理中具有良好的应用。基于此，文章将从人工湿地处理技术概述、特点及净化原理进行分析。

关键词：人工湿地；污水厂；尾水；深度净化

引言

且随着居民生活水平的日益提高，人们对周边生态环境的需求也越来越高，排入河道、湖泊的水质要求及管控措施也日益严格，污水的深度处理也逐渐推广开来。其中人工湿地工艺以其独特的优势，在污水尾水深度处理中起到了相当重要的作用。

1人工湿地处理技术概论

1.1人工湿地类型

人工湿地根据径流方向的区别，通常将人工湿地分为表面流人工湿地和潜流人工湿地。第一，表面人工湿地。表流人工湿地从湿地的一边进水，污水通过植物根系、微生物、基质吸附等的共同作用得到净化，然后再从另一端排出。表面流人工湿地在北美地区得到了广泛的应用，其最表层含氧量高，水体处于好氧状态。位置较深的水体DO较低，大多处在缺氧或厌氧状态。但表面流人工湿地由于和自然人工湿地类似，易受气候条件的影响，冬季温度低时去污能力受到限制。第二，潜流人工湿地。潜流人工湿地又可以细分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。潜流湿地中的好氧、缺氧交叉能更好地适应湿地中不同类型菌群的生长和代谢，提高对污染物的降解能力和处理容量。污水在床体内的自由流动，很大程度上利用基质层上的生物膜，而且还可以利用水生植物的根系对污染物的去除作用。污水环境温度相对稳定，处理效果所受限制较小，且对温度变化没有表流人工湿地敏感。所以目前我国潜流人工湿地的研究和实际应用较多。潜流人工湿地结构不同，则其水流方式也不同，进而影响湿地脱氮除磷的效果。

1.2人工湿地处理技术特点

人工湿地是近年来愈来愈受欢迎的一种新型生态处理单元，广泛应用于污染水体的水质净化与恢复、雨水处理、生活污水处理、垃圾渗滤液处理、尾水处理等领域，具有污染物去除效果稳定、投资费用少、运行维护成本低且能产生一定的经济效益等突出的优点，是去除二级出水中各类污染物的有效工艺之一，而且减少了排入受纳水体的负荷，提高水环境质量，具有良好的环境、经济效益。

2人工湿地去污的原理

2.1去除氮

污水中含有很多污染物，氮就是其中一种，污水中含有的氮有两种形式，分别是有机氮和无机氮。有机氮包括尿素、嘧啶和嘌呤等，无机氮包括氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐等。人工湿地中，有很多微生物能够对氮起到吸附效果，然后进行过滤和沉淀，在进行氮吸收的过程中，植物也会起到一定作用，氮在实际循环中会自动挥发，以上步骤结束后，污水中的大多数氮就被去除。

2.2去除磷

污水中存在的磷主要有两种形式，即活性磷和非活性磷。人工湿地中去除污水中磷的方法有多种，主要使用水生植物进行吸收、基质吸收和吸附、生物同化作用、微生物累积作用等方法。大量试验显示，能够起到比较好的去磷效果的搭配是茭白和芦苇，二者搭配在一起，去除磷的概率是55%～66%。

2.3去除有机污染物

人工湿地对有机污染物有比较强的降解能力。污水里面的有机物大概分为三部分，分别是不溶性的有机物、溶解性的有机物和颗粒性的有机物。存在于污水里面的有机污染物一般会被植物根系或微生物吸附，主要通过硝化和反硝化的作用，把不溶性有机物过滤并且沉淀出来，然后让微生物将其分解，其他有机物会被植物和微生物吸收和利用，进一步地转化为二氧化碳、水等无机物。

2.4去除悬浮物和病菌

污水里面有很多悬浮物，大多数都有一定的污染性，里面含有很多病菌。人工湿地主要通过过滤、沉淀、吸附等方法去除病菌和悬浮物。

3人工湿地净化

3.1基质

当污水进入湿地系统后，基质将污染物截留下来，然后通过吸附、沉淀、络合等途径去除水中富含氮磷等物质。基质还是植物和微生物的生存场所，植物在基质中扎根，微生物则可以有稳定的附着场所。不同基质对COD、总氮、氨氮、总磷的去除效果不同，我们要根据具体水质选择基质。经过改性的基质可以将pH从强酸性提升为弱酸性，减少酸性废水对环境的伤害。通过16SrDNA扩增子测序探究硝化及反硝化菌群得知不同孔隙率的基质可以改善人工湿地的溶解氧，从而提高氮的去除。基质对磷的吸附容量较大，定期更换基质、按时收割植物，短期内不会达到磷的吸附饱和。加强人工湿地基质的管理，将更换下的基质和收割的植物妥善处理，尽可能减少二次污染。

3.2植物

在湿地环境中，氮元素一般情况下会以两种形态存在，一种是有机氮元素，一种是无机氮元素。污水中含有的有机氮元素能够通过微生物的一系列作用。转化为氨氮。因此处理污水中的无机氮元素对于工作人员来讲是重点关注的问题。氨氮实际上是湿地植物成长过程中不可或缺的元素。能够帮助植物在内部合成有机氮。在一定的条件下，硝化细菌也能够将氨氮元素转化为硝化氮状态。但是消化作用并不能够彻底改变氮元素的存在状态。所以反硝化作用进行是至关重要的。反硝化作用一般情况下只能在厌氧的条件下顺利进行。根据湿地植物的特性可以了解到，湿地植物的根系部位存在两种区域，一种是好氧区，一种是厌氧区。这些区域可以为不同的硝化细菌提供了必要的生存条件。让这种微生物能够在湿地中顺利进行各种生化反应。进而实现氮元素的去除效果。在污水中还存有很多的磷元素。主要的存在形态为正价的磷酸盐。除此之外还有聚磷酸盐和有机磷。其中很大一部分的聚磷酸盐都可以被水解。有机磷也能够通过一系列的矿化反应得到分解。这些过程都是通过聚磷菌的作用所实现的。由此可见，聚磷菌的存在对于处理污水中的磷元素具有极为重要的价值。不仅如此，水生植物本身也能够对磷元素具有很好的吸收作用。尤其是植物的叶子部位对磷元素的吸收效率更高。虽然水生植物对磷元素的吸收速度并不是很快。但此种生化过程处于不可逆的状态。也就是说，被吸收掉的磷元素不会再释放出来。这对于污水处理工作而言是极为重要的。

3.3微生物

人工湿地的脱氮和除磷等主要是由附着在植物和基质上的微生物活动起作用，湿地中微生物的活动使水中有机物得到降解。从植物根区到远离植物根的地方，氧气浓度逐渐降低，靠近根部的区域好氧微生物活动较为强烈，硝化反应比较好;离根越远从好氧区到兼性厌氧区再到厌氧区，硝化反应变弱反硝化反应增强，最终以氮气形式释放到环境中。

结束语

人工湿地经过几十年的发展已经日趋成熟，能够吸收氮、磷，去除有机污染物，投资运行成本低，易维护。通过植物根系微生物群落结构、基因测序、根系研究等更深层次去研究揭示人工湿地污染物去除机理，通过机理研究进一步明确如何采取相应措施优化提高性能。就目前，人工湿地技术仍然不完善，今后在污水处理实践中仍然需要将人工湿地作为一个系统工程进行综合考虑，尽最大可能发挥其作用。

参考文献

[1]魏改霞，吴连成，刘峻，等．中原地区农村生活污水处理工程设计与运行［J］．工业水处理，2018,38（11）：93-95.

[2]潘福霞，来晓双，李欣，等.不同湿地植物脱氮效果与根际土壤微生物群落功能多样性特征分析［J］．环境科学研究，2020，33(6):1497－1503.

[3]胡连峰.生态工程组合工艺应用于城市污水处理厂尾水深度处理研究［J］.工程技术研究,2019,4(19):22-23.