污水生态净化技术的研究与应用.doc

污水生态净化技术的研究与应用 [关键词] 生态净化；净化机理；应用 ? ? ? ? 1 引言 地表水污染和水资源缺乏已成为我国社会经济发展的主要制约因素之一。一份调查表明[1]，全国90%以上的水域受到严重污染，约50%重点城市的水源不符合饮用水水源标准。常规的水处理法[2]分为物理法、化学法、生物法以及物理化学法，在解决水环境污染、缓解水资源紧张方面起到了巨大的作用。但常规方法运用只注重理化指标的改善，并没有考虑到生命体的适应度、舒适度，存在很大的局限性。且传统工艺投资高、耗能大，运行管理要求高。由于我国经济发展水平不高，能源短缺，许多地方缺乏高水平操作管理人员[3]，只将污水进行一级物理处理，即使有二级生物处理，氮、磷等排放浓度依然很高。早在20世纪60年代，专家就指出[4]：即使全部普及二级处理，承接污水中的氮、磷等引起富营养化的物质与生物难以降解的有机物、重金属将继续增加，使水污染防治举步维艰，以物化法为主的三级处理因基建和运行费用太高，实际应用价值不大。由生态学、环境学两学科交叉产生的生态净化技术是一个全新的概念，更着眼于整体综合治理的水处理技术，已引起业界的高度重视。跟踪其技术发展很有必要。 2 污水生态净化技术概念、特点及分类 2.1 概念提出 污水生态净化与水生生态系统密切相关，可以定义为水生生态系统中各种生命体、非生命物质（包括进入这个系统的污染物质）通过富集与扩散、合成与分解、拮抗与协同等多种过程，达到消除污染物。这些过程通常发生在系统内部，且与系统的物质循环和能量流动紧密联系。 2.2 主要特点 污水生态净化技术与常规技术相比有如下几个特点：①在消除污染物时一般存在一个特定的生态系统；②污染物参加生态系统的物质循环；③根据生态系统中能量流动与物质循环再生原理，在消除污染的同时实现系统本身废物产生与能源消耗达到最小；④对生态质量的改善及评价的综合性极强；⑤达到环境效益同时可获得社会经济效益；⑥投资低、操作简单、维护和运行费用低，建设投资仅为常规处理技术的1/2～1/3，运行费用仅为常规处理技术的1/5～1/10；⑦不投放药剂，不会形成二次污染；⑧能持续性利用。 2.3 分类 污水生态净化技术主要分为[2，4]人工湿地、稳定塘、土地处理、水生养殖技术等。特别人工湿地技术近几年来被广为运用，成为污水生态净化的先锋技术[3]。 3 污水生态净化技术体系 3.1 人工湿地技术 人工湿地是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石、砂等）混合组成填料床，在床体的表面种植处理性能好、成活率高的植物如芦苇，污水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动（潜流式）或在床体表面流动（表面流式），形成一个独特的生态环境。经过系统内各环节的“新陈代谢”对水中污染物转化分解。不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地截留被微生物利用；可溶性有机物则通过植物茎、根系生物膜的吸附、生物代谢而去除。这种技术处理效果好，造价及运行费远低于常规技术，已经成为提高大型污水水质的有效方法。 3.2 土地处理技术 土地处理是一种古老、但行之有效的生态净化技术。它是以土地为处理设施，利用土壤—植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到对污水净化的目的。土地处理可分为快速渗滤（RI）、慢速渗滤（SR）、地表漫流（OF）、湿地系统（WL）、地下渗滤（VG）、人工土快滤等形式。一些研究成果[5]还提出了冰下快速渗滤、土地处理复合系统（快渗＋慢渗、快渗＋慢渗＋漫流、湿地＋稳定塘等）等改良型技术。土地处理对于有机氯和氨氮等有较好的去除。其工艺条件和工程参数如表1所示。土地处理不适用于含重金属，难降解“三致”有机物的污水，地下水位很高的地方还会有污染地下水的危险，应用时应综合考虑。 ? 表1 土地处理系统的工艺条件和工程参数[16] 处理类型 水力负荷 /(m/a) 土壤渗透系数 /(m/d) 土层厚度 /(m) 地下水位 /(m) 地面坡度 /(%) 慢速渗滤 0.6～6 0.036～0.36 ＞0.6 0.6～3 ≤30 快速渗滤 6～150 0.36～0.6 ＞1.5 1.0 ＜15 人工土快滤[5] 200～300 4～5 ＞0.6 不限 ＜3 地表漫流 3～21 ≤0.12 ＞0.3 不限 ＜15 湿地系统 3～20 ≤0.12 ＞0.3 不限 ＜2 地下渗滤 0.4～3 0.36～1.2 ＞0.6 ＞1.0 ＜15 ? 3.3 稳定塘技术 稳定塘是通过菌藻共生系统对污水进行处理的工程设施[2]。人类应用稳定塘来处理污水已有3000多年的历史[7]。按净化作用机理分为[8]好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘和综合生物塘。不同类型的塘串联组成塘系统，往往具有更好的处理能力。在中小城市和农村，经常会有一些不宜耕作的低价土地或废弃坑