文档介绍：人工湿地生态系统提高氮磷去除率的研究进展
张太平,陈韦丽
华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州 510640
摘要:介绍了人工湿地及其去除污水中氮磷的机理,并从湿地植物、基质和微生物三个方面系统地阐述了目前人工湿地系统提高氮磷去除率的研究进展情况;提出了可以通过改良湿地系统设计提高氮磷净化效果、利用培养优化菌种与调节环境条件促进湿地系统氮磷的转化及通过在基质中添加合适的附料、提高人工湿地系统植物多样性从而增加氮磷的吸附吸收的建议,为人工湿地污水净化技术的应用研究提供了有益的参考。
关键词:人工湿地;氮磷净化;基质;湿地植物
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2005)04-0580-05
人工湿地应用于污水净化的研究始于20世纪70年代末,它是一个自适应系统,克服了在污水处理中使用化学方法易造成二次污染和物理方法治标不治本的缺点,具有投资小、处理效果好、运行维护方便等特点,可作为传统污水处理技术的一种有效替代方案。目前人工湿地被广泛应用于工业废水、生活污水、矿山及石油开采废水的处理,水体富营养化问题的治理,以及污染水体的生态修复,并将人工湿地系统构建成为观赏性美学景观;特别是人工湿地生态系统为处理污水中的氮、磷的去除提供了一种新的选择。
人工湿地是指人工建造和监督控制的,类似于沼泽的地面,其设计是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合,利用这3种作用的协调关系来实现污水的净化作用。水体、基质、湿生植物和微生物是构成人工湿地污水处理系统的4个基本要素。基质在为植物和微生物提供生长介质的同时,也能够通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物。大型湿地植物既是微生物的“固定化载体”,氧气的生产和运输“机器”,同时还能够稳固湿地床表面,起到冬季保温和支撑冰面的作用。微生物是消除污染物的作用者,它能够在去除氮、磷等营养物的同时把有机质作为丰富的能源转化为营养物质和能量[1]。
人工湿地根据其具体用途至少可分为4大类:①人工生境湿地,协助天然湿地用于生物多样性的保护;②人工抗洪湿地,用于控制洪水或泄洪;③人工水产湿地,用于农业生产与水产养殖;④人工处理湿地,用于污水污物处理。目前提及的人工湿地污水净化系统通常是指处理湿地。人工湿地还可以按污水在湿地床中流动的方式不同而分为三种类型:地表湿地(Surface Flow Wetland,SFW)、潜流湿地(Subsurface Flow Wetland,SSFW)和垂直流湿地(Vertical Flow Wetland,VFW)[2]。
人工湿地有以下特点:①造价和运行费用便宜,易于维护;②可进行有效可靠的废水处理;③可缓冲对水力和污染负荷的冲击;④可产生效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动植物栖息、娱乐和教育等方面[3]。
1 人工湿地氮磷的去除机理
人工湿地生态系统净化污水的原理是利用系统中的物理、化学、生物的协同作用,通过土壤过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。即污水在沿一定方向流动的过程中,在湿地土壤、植物和微生物共同作用下得到了高效的净化[4]。
氮的去除
人工湿地对氮的去除主要依靠微生物的氨化、硝化、反硝化等作用完成[5]。这三个重要的过程一般可以同时发生在人工湿地系统中