人工湿地对污染物的去除机理综述论文.docVIP

人工湿地对污染物的去除机理综述 09环境工程 环建系 摘要：人工湿地是一项复合生态系统工程，其去除机理错综复杂。主要从人工湿地的组成及其功能综述了人工湿地废水处理污染物的降解机理及去除途径。人工湿地处理效果受植物、基质、微生物、气候等因素的影响。 关键词：人工湿地；去除机理；影响因素 前 沿 随着人口剧增、工业化及城市化进程加速, 水污染问题日趋严重, 保护水环境的任务变得越来越艰巨。在各种污水处理方法中, 生态处理技术由于投资少、操作简单、处理效果好、抗冲击力强, 同时可使污水处理与创建生态景观有机结合起来, 具有良好的环境效益、经济效益及社会效益, 已逐步被越来越多的国家所接受, 并广泛予以应用。湿地是陆地与水生系统之间的过渡地带,有着很高的生产力以及转换、储存有机物和营养盐的能力。湿地处于水陆交错带可对流经其的水流及其携带的营养物质起到过滤净化作用,由于其在水分和化学循环中所表现出来的功能,被誉为“地球之肾”。 人工湿地是通过模拟自然湿地, 人为设计与建造的由基质、植物、微生物和水体组成的复合体,利用生态系统中基质－水生植物－微生物的物理、化学和生物的三种协同作用来实现对污水的净化。人工湿地对有机物、营养物质有较强的去除能力,在实现生态环境效益的同时可美化环境,实现废水资源化 [1]。 1人工湿地系统处理污水的原理 1.1人工湿地的构建 人工湿地一般由以下单元构成:由填料、土壤和植物根系组成的基质层;能在水饱和厌氧状态基质层中生长的植物,如芦苇、香蒲、水葱等;可在基质层中及基质表面流动的水体;好氧和厌氧微生物(细菌、真菌、藻类和原生生物等);底部防渗层。 1.2人工湿地类型 传统的人工湿地主要有自由表面流人工湿地, 水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。 随着对人工湿地研究的不断深入，一些组合工艺和一些新型人工湿地也不断产生。 1.3人工湿地去污机理与工艺流程 人工湿地对废水的净化处理包括了物理、化学和生物三种作用。湿地系统在运转时,填料表面和植物根系由于大量微生物的生长而形成生物膜[2]。废水流经生物膜会使大量的SS被填料和植物根系阻挡截留;有机污染物也通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地床系统中因植物根系对溶解氧的传递释放,使其周围环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态,保证了废水中氮、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将其从废水中去除。污染物最终通过湿地床填料的定期更换或收割栽种的植物从系统中去除,人工湿地中各种物质的迁移和转化过程(见图1.3)[3]。 1.3湿地中各种物质的迁移和转化过程 1.3.1有机物的去除机理 人工湿地对污水中耗氧有机污染物的处理效果较好，其对有机物的去除是由于人工湿地植物的吸收利用、基质的吸附及湿地内填料上微生物膜联合作用的结果。污水中的有机物包含不溶性有机颗粒和溶解性有机物两部分[4]。不溶性有机物通过在湿地基质中的过滤作用可以很快地被截留进而被分解或利用，可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及厌氧好氧生物代谢降解过程而被分解去除。因此湿地床对有机物的去除作用是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果。废水中大部分有机物最终是被异氧微生物转化为微生物体及CO2和 H2O，通过对填料床的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统中去除。 BOD5的去除包括几个生物化学过程：好氧呼吸、厌氧消减和硫酸盐还原。由湿地特有的环境形成了系统中好氧菌、兼性菌及厌氧菌的良好生存状态。尤其是介质表层，微生物活性较高，对有机物的去除能力较强，但当表层介质被淹没时就会阻止好氧循环，进而加强并平衡了好氧-厌氧循环，为微生物充分发挥提供条件。 1.3.2氮的去除机理 污水中的含氮化合物因为可以引起水体富营养化，消耗水中的溶解氧，对水中的无脊椎和脊椎动物种群有很大的毒性，因此是人们关心的指标之一。这些化合物引起大家的兴趣也因为其有积极作用，比如促使植物生长，而这些植物又有助于野生动物的生长。在湿地中无机氮最重要的存在形式是NH4＋、NO２－、NO３－、N2O以及溶解的氮元素和N2。氮也可以以很多有机形式出现在湿地里，包括尿素、氨基酸、胺类、嘌呤和嘧啶。 因此，污水中的氮基本以有机氮和无机氮 2 种形式存在。 有机氮在微生物作用下被分解为氨氮。废水中无机氮的去除，植物直接吸收只占很少一部分，主要去除途径是微生物的氨化、硝化和反硝化作用。 还有部分氨氮会因挥发而被去除。 （1）氨化。 氨化(矿化)将有机氮转化为无机氮(尤其是 NH4＋—N)。 有氧时利于氨化。 湿地中氨化速度与温度、pH 值、系统的供氧能力、C/N 比、 系统中的营养物以及土壤的质地与结构有关。温度升高 10℃， 氨化速度提高 1 倍。 氨化的最佳