AG九游会官网 | 微生物环境调节系统专家 | 16年专注益生菌净化技术

　　污 水 生 态 净 化 技 术 的 研 究 与 应 用 汇 总 污水生态净化技术的研究与应用 [ 摘要] 阐述污水生态净化技术的概念、特点、分类及主要子技术的原理、设计参数，并对净 化主体水生植物、微生物、水生动物和基质的去污机理进行分析，介绍目前其在国内外应 用情况，提出以后应用发展方向。 [ 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AG九游会系统内部 ，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] 水力负荷 土壤渗透系数 土层厚度 地下水位 地面坡度 处理类型 /(m/a) /(m/d) /(m) /(m) /(%) 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 [7] [8] 理污水已有 3000 多年的历史 。按净化作用机理分为 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洼池塘，在这种情况下， 稳定塘就成为最具优势的处理方案 。稳定塘特征参数如表 2 所示 。 表 2 稳定塘特征参数[8] 代表性负荷参数 代表性尺寸 塘类型 代表性水力停留时间/(d) kgBOD 5/(ha ·d) 深度/(m) 面积/(ha) 兼性塘 22 ～67 25 ～180 1.2 ～2.5 4 ～60 好氧塘 85 ～170 10 ～40 0.3 ～0.45 － 厌氧塘 160 ～800 20 ～50 2.5 ～5 － 3.3 水生养殖技术 水生养殖是是以太阳能为初始能源 ，通过种植水生作物，形成人工生态系统进行 水产和水禽养殖 。在太阳能的推动下，通过系统中多条食物链 的物质和能量的逐级迁 移传递 ，将进入该系统污水中的污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而 且以水生作物和净化水的形式作为资源回收 ，实现污水资源化。 4 污水生态净化机理分析 4.1 水生植物的净化机理 现有大部分研究[10,11] 证实 ，水生植物是污水生态净化系统中的重要组分。水生植 物可以分为[9] 挺水、漂浮、浮叶和沉水植物。挺水植物以芦苇属（Phragmitis ）、香蒲 属（Typha ）和 Bulrush 属（Scirpus ）的使用频率最高[10] 。漂浮植物使用多的有浮萍 等 ，浮叶植物使用多的有凤眼莲等 ，沉水植物使用多的有伊乐藻、苦草等 。水生植物 重要净化机理之一就是将氧气从上部输送至根部 ，在根区或根际形成好氧环境 ，这一 环境能促进有机物质的分解和硝化细菌的生长 ，在远离根区 ，形成缺氧和厌氧环境 ， 有利于反硝化细菌生长。植物对氮磷等营养物质吸收并不占重要地位。通过水生植物 收割试验表明磷在植物干重中只占很小的比例[11] ，不同的植物种类以及植物体不同部 位的吸收能力都不相同[12] 。在通过吸收移走养分的能力方面，挺水植物被普遍认为不 如凤眼莲这类浮叶植物，因为后者具有极快的繁殖速度，且根系直接从污水中吸收养 分，并对 SS 产生过滤与吸附效果[10] 。以 N 和 P 为例，挺水植物能吸收 200 ～ 2500kg(N)/(hm 2 a·) 和 30 ～500kg(P)/(hm 2 a·) ；漂浮植物则具有较大的吸收量，约 2000kg(N)/(hm 2 a·) 和 350kg(P)/(hm 2 a·) ，而沉水植物较低，仅为 700kg(N)/(hm 2 a·) 和 100kg(P)/(hm 2 a·) [13] 。缪绅裕等[14] 研究发现秋茄植物各器官含磷量各不相同，依次为 叶 ＞根 ＞茎＞胚轴。除了去除氮磷外 ，水生植物及AG九游会其枯枝落叶层形成一自然生物滤 器，有助于控制嗅味 ；还能阻碍杂草生长，昆虫繁殖；植物根系促进 SS 过滤，可防 止系统的堵塞 ；在冬季形成一个绝热层 ，有助于使基质免受霜冻[15] 。 由于水生植物在净化过程 中起到十分重要的作用 ，因此选择合适 的十分重要。一 般选择遵循以下原则 ：净化能力强 ，具有抗逆性、抗冻、抗热、抗病虫害能力，易管 理 ，对周围环境的适应能力，综合利用价值高 ，能美化环境 。 4.2 微生物的净化机理 微生物在污水净化中往往起核心作用 ，主要包括细菌、真菌、放线菌、原生动 物、藻类

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