人工濕地系統是一個完整的生態系統,它形成了內部的良好循環并具有較好的生態效益和經濟效益,并且它也是正在不斷得到研究應用和發展的污水處理實用技術。因其具有效率高,投資、運行及維護費用低,適用面廣,耐沖擊負荷強等優點,隨著對該技術研究的不斷深入和不斷取得應用實踐經驗,將在污染控制領域中發揮越來越重要的作用。

人工濕地污水處理技術的研究現狀

4.1國外研究現狀

運用人工濕地處理污水可追溯到1903年,建在英國約克郡Earby的這個被認為世界上第一處用于處理污水的人工濕地連續運行直到1992年,1953年,德國的MaxPlanck研究所首例采用人工濕地凈化污水,該研究所的Seidel博士在研究中發現蘆葦能有效地去除無機和有機污染物。根據Seidel的思路,荷蘭于1976年開發了一種現稱為LelysttadProcess的大規模處理系統,該系統是一個占地lha的星形表面流濕地,水深0.4m,隨后大量的這種濕地在荷蘭建成。

20世紀60年代末,Seidel和Kickuth合作由Kickuth于1972年提出根區理論,該理論的提出掀起了人工濕地的研究和應用熱潮。

人工濕地在發達國家興起,其技術Et趨完善,到21世紀初,在美國有600多處人工濕地工程用于處理市政、工業和農業廢水嗍,在丹麥、德國、英國各國至少有200處人工濕地(主要為地下潛流濕地)系統在運行,新西蘭也有8O多處人工濕地系統被投入使用。

北美2/3的濕地是自由表面流濕地,其中一半是自然濕地,其余為人工自由表面流濕地。自然濕地水力負荷小于人工濕地,系統水深范圍一般為30—40cm。

在歐洲應用較多的則是地下潛流系統,特別是在一些東歐國家應用較廣泛。

4.2國內研究現狀

我國進行人工濕地處理系統研究較晚,“七五”期間才開始對人工濕地研究,直到“九五”期間才逐漸受到廣大學者的關注。首例采用人工濕地處理污水研究工作開始于1987年,由天津市環境保護研究所建成了蘆葦濕地工程,占地6ha,處理規模為1400m3·d-1。1990年于深圳白泥坑又建成了濕地污水處理示范系統,占地0.84ha,處理規模為3100m3·d-1,出水可以達到二級處理水平”。1993年由武鋼大冶鐵礦承建,湖北省環保所、大冶鐵礦、黃石市環境監測站合作在大冶鐵礦炸藥車間建立面積為200m2的中試性人工濕地,用于處理鐵礦炸藥車間排放的含氮污水。

5人工濕地系統的發展趨勢

5.1加強污水凈化機理研究

人工濕地作為一項新的污水處理技術,對其處理機理、影響因素認識還沒有十分全面,因此經常由于設計不當使得出水達不到要求或不能達標排放,有時人工濕地甚至還會成為污染源”,所以要進行深入研究,使其發揮良好作用。

5.2開發數據庫和設計指南

由于各地的氣候條件、濕地規模、負荷率、幾何布置、植物種類構成及廢水的類型構成等變化很大,因而對人工濕地很難有統一的設計和運行參數。為此,美國的EPA目前正大力開發北美的人工濕地數據庫和地方數據庫,以減少重復勞動和改良傳統的設計方法。此外,美國EPA出版發行了一些有關濕地的設計導則和指南,但這只是初步的一些成果,還有必要更細致地研究不同地區特征和運行數據,以便在將來的建設中提供更合理的參數。

5.3發展中國家應用濕地技術潛力巨大大部分發展中國家都具有溫帶或亞熱帶氣候,利于形成較好的濕地系統。

5.4改良人工濕地技術

人工濕地技術目前仍然屬于一項熱研究但不十分成熟的污水處理技術,世界各個國家都投入了大量的精力來對其加以完善、改良,將一些傳統污水處理技術引入人工濕地。如北美濕地公司借鑒污泥回流技術和鼓風曝氣開發了循環濕地工藝和通風強化床工藝。這些工藝目前已被成功應用于數年前還被認為不適宜采用人工濕地處理污水的地區(氣候太冷或污水濃度太高)。除了對現有的人工濕地系統進行研究以改良和優化工程設計參數外,對系統的長期運行能力和管理問題也正在得到深入研究。