对新型曝气人工湿地处理技术的探究

郭文方 GUO Wen-fang

（广东开源环境科技有限公司，东莞 523075）

（Guangdong Kaiyuan Environmental Technology Co.，Ltd.，Dongguan 523075，China）

对新型曝气人工湿地处理技术的探究

郭文方 GUO Wen-fang

（广东开源环境科技有限公司，东莞 523075）

（Guangdong Kaiyuan Environmental Technology Co.，Ltd.，Dongguan 523075，China）

本文阐述了人工湿地处理技术的原理、优点和存在的问题，在此基础上，结合实际案例研究了新型曝气人工湿地处理技术，从而改善和解决了传统人工湿地处理技术存在的问题，提供了尾水提标改造思路和工程中的具体做法，可供其它地区在实践中参考。

人工湿地；硝化；反硝化；曝气

0 引言

目前，在世界范围内，关于污水的处理与利用，人工湿地污水处理系统是较为廉价，且投资、能耗都较低的处理技术。通过对天然湿地净化功能进行长期的应用，进而在此基础上发展其相应的污水处理技术，该技术具有明显的脱氮除磷效果，在一定程度可以替代污水二级处理技术。

1 人工湿地处理技术的原理与脱氮除磷机制

1.1 人工湿地的处理原理 所谓人工湿地处理技术就是一种生态工程方法，通过将特定的湿地植物种植在一定的填料上，进而在一定程度上建立起人工湿地生态系统，污水中的污染物质和营养物质通过系统时，被系统充分的吸收或分解，进而起到净化水质的作用。

无论是建造成本，还是运行成本，人工湿地处理技术都比较低，而且操作简单，并且净化出水的水质非常好。如果湿地植物选择的比较合理，那么在一定程度上可以起到美化环境的作用。污水经过人工湿地系统进行处理后，其水质可以达到地面水水质标准，可以说人工湿地处理技术是一种深度处理方法。

1.2 人工湿地氮的去除机制 对于氮的去除作用，在人工湿地系统中，通常情况下包括：吸附和过滤基质、氨的挥发、植物的吸收，以及微生物的硝化/反硝化等，对于除N，在人工湿地系统中，靠微生物的氨化、硝化、反硝化作用来实现。

2 人工湿地脱氮存在的主要问题

在除氮磷方面，人工湿地有着独特的优势，但是同时存在着一些问题。在人工湿地中，由于系统内部处于厌氧状态，进而制约了硝化反硝化过程，使得湿地系统不能很好地发挥除氮功能。目前，在人工湿地系统内部，由于大部分出现厌氧状态，并且比较严重，而硝化过程需要溶解氧。经研究显示，对于1.0mg/L的氨氮，当系统中溶解氧超过4.6mg/L时，硝化才能顺利进行。因此，湿地降低了污水对氨氮的去除率,通常情况下不超过60%。人工湿地不能提供硝酸盐促进反硝化作用，系统脱氮潜力受到影响和制约。因此，为了提高硝化作用，确保硝化反硝化机制畅通性，进而提高脱氮效果。

3 新型曝气人工湿地处理技术

人工湿地处理技术是未来水质提标一大热门处理技术，其具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等优点，非常适合中、小城镇的污水处理。但是也有其不足之处：如占地面积过大，氧气供应传质不佳等缺点。针对人工湿地占地面积过大，氧气供应传质不佳、填料易堵塞等缺点，东莞松山湖国家高新区工业污水处理厂尾水提标项目采用了一种新型的曝气人工湿地处理系统，颠覆了人们对传统人工湿地的认识。

新型曝气人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水在沿一定方向流动的过程中，鼓风机通过池底底部曝气管向反应池供氧，主要利用人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

与传统人工湿地相比，新型曝气人工湿地处理系统在诸多方面进行了改进，改善和解决了传统人工湿地存在的问题。

①湿地处理系统采用池塘结构，池底和四壁采用防渗材料，大大地减小了占地面积，降低了建设成本，同时增大了水力负荷。新型曝气人工湿地处理系统池底及四壁铺设PE防渗膜，防止污水渗入地下，较混凝土池体结构，大大减少了建设成本。水力负荷是衡量人工湿地设计、管理水平的最重要指标。目前人工湿地水力负荷在0.2～0.4m3/m2·d范围内，而新型的曝气人工湿地的水力负荷可达到3.0～4.0m3/m2·d，是传统的人工湿地8～20倍。以处理规模为10000吨/天的人工湿地为例，传统的占地约50000m2（75亩），新型的仅为3400m2（5亩），极大的节约了土地资源。

②采用不同级配的填料，改善了湿地的水力学性能，为微生物提供更大的附着面积，增强系统对污染物（尤其是氮、磷）的去除能力。在湿地系统中，填料作为基质与载体，其去污过程通常情况下，借助离子交换、专性与非专性吸附、螯合作用及沉降反应等实现。填料对污水的处理效果受到自身所有理化性状的影响和制约。在新型曝气人工湿地处理系统中，通过采用不同级配的专业填料—自然岩石作为基质，该基质的特点是疏松多孔、通气性好、表面积大，主要表现为：一方面便于空气中的氧气进入湿地，为硝化细菌提供充足的氧气；另一方面，由于该基质多孔，含水率高，便于湿地形成厌氧环境，有利于反硝化作用除氮。此外，这种基质质轻，松散容量小，有足够的机械强度，有效避免堵塞，提高了运行周期。

③增加可灵活调节的曝气系统，通过间歇式供氧使得系统处于最佳工作状况；同时因为底部有曝气，可通过水的局部紊流冲刷填料，填料不易堵塞（如图1所示）。

新型的曝气人工湿地处理系统采用了便于更换的曝气管曝气，鼓风机通过池底部曝气管向反应池供氧，通过池体内填料的缝隙切割作用，有效的提高了氧气的转移效率，同时通过巧妙的控制水流迫使其向前和向上同时流动，在此过程中与氧气进行了充分接触；而生长在填料表面的生物膜的微生物群落得到足够的氧气供应，进而靠微生物的生化作用，去除了污水中的污染物，使得出水水质达标排放至受纳水体。

4 结语

随着人类生存环境的恶化，人类赖以生存的水资源污染日益严重，全世界都对水资源与水环境有了足够的重视，在工业科技高度发达的今天，为了实现可持续发展战略，维护生态环境，贯彻节能减排使命，新型曝气人工湿地处理系统技术将不失为一种有效的手段，其在建设成本、占地面积、运营维护成本、耗能等方面均很低，而且操作简单、控制方式灵活，相信在今后水处理中，必将有非常广泛的运用。

[1]王薇等.人工湿地污水处理工艺与设计[J].城市生态与城市环境,2001,14(1):59-62.

[2]夏汉平.人工湿地处理污水的机理与效率[J].生态学杂志,2002,21(4):51-59.

[3]刘超翔等.潜流式人工湿地污水处理系统硝化能力研究[J].环境科学,2003,24(1):80-83.

[4]蔡满成,杨颖.污水人工土壤植物床处理[J].给水排水，2002,28(9):13-19.

[5]籍东国，孙铁珩等.人工湿地及其在工业废水中的应用.应用生态学报,2002,13（2）：224-228.

Study on Treatment Technoogy of New Aeratio Constructed Wetland

This article describes the principle,advantages and problems of constructed wetland treatment technology.On this basis,combined with practical cases,the treatment technology of new aeration constructed wetland is studied,so as to improve and solve the problems of traditional artificial wetland treatment technology,which provides specific method for tail water upgrading and reconstruction ideas and engineering,and can be used as reference for other area in practice.

constructed wetland；nitrification；denitrification；aeration

郭文方（1985-），男，云南曲靖人，毕业于成都信息工程学院，研究方向为环境保护。

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1006-4311（2014）11-0319-02