污水土地处理生态工程工艺设计

摘 要：随着工业化发展和城市人口的日益剧增，水污染问题日益严重，严重影响城市的可持续发展和人居生活水平的提高。水污染的治理尤为重要。在各种污水处理方法中，人工湿地污水处理系统以其独有的优越性越来越为人们所熟悉和重视。人工湿地是借鉴自然湿地系统原理，由人工制造和监督控制的湿地系统，利用生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用来实现对污水的高效净化[1]。

关键词：土地处理 人工湿地 工艺设计

1.人工湿地的发展前景及存在的问题

采用人工湿地技术净化污水始于1953年德国的Max Planck研究所，该研究所在研究中发现芦苇能去除大量有机物和无机物，随后开发出Max-Planck Institute Process系统。利用人工湿地[2]处理污水有着传统处理工艺不可比拟的优势：投资少、造价、运营成本低廉；系统组合具有多样性、针对性，能够灵活的进行选择；处理污水具有高效性；有独特的环境绿化和景观功能。因此，大力开发人工湿地污水处理技术，在我国具有广阔的发展前景。但目前的食品厂、化工厂、制药厂、造纸厂等工业废污水，家畜饲养场废水，垃圾填埋渗滤水，大量的生活污水等，都是在尚未建立完善的城市污水处理系统的情况下，直接地排入河湖，已使河水水质严重恶化，湖泊已频频出现水体富营养化现象——藻华。

2.人工湿地净化机理

人工湿地系统是人为设计的工程化的湿地系统，人工湿地污水处理系统净化污水的机理是：人工湿地成熟以后，填料表面吸附了许多微生物形成了大量生物膜，植物根系分布于湿地中，与自然系统中通过物理、化学以及生化反应这三重作用来净化污水。即应用湿地中物理、化学、生物的协同作用来消除污染。这三种作用包括沉降、吸附、过滤、分解、离子交换、络合反应、硝化和反硝化作用、营养元素的摄取、生命代谢活动的转化和细菌、真菌的异化作用[3]。

物理作用，即当污水进入湿地，经过基质层及的密集植物茎叶和根系，使污水中的悬浮固体得到过滤，截流住污水中的悬浮物，并沉积在基质中。

化学作用，是指由于植物、土壤——无机胶体复合体、土壤微生物区系及酶的多样性，人工湿地污水中的污染物可以通过各种化学反应如化学沉淀、吸附、离子交换、氧化还原等过程得以去除。这些化学反应主要取决于所选择的基质类型，例如，含碳酸钙较多的石灰石有助于磷的去除；含有机物丰富的土壤有助于吸附各种污染物。

生物作用，由于生长在湿地中的挺水植物对氧的运输、释放、扩散作用，能将空气中的氧气转运到根部，再经过植物根部的扩散，在植物根须周围微环境中就会有大量好氧微生物将有机物分解，提高对难降解有机物的去除效果。另一方面，在根须较少到达的地方将形成兼氧区和厌氧区，有利于硝化、反硝化反应和微生物对磷的过量积累作用，从而达到脱氮、除磷的效果。

湿地系统通过物理、化学、微生物和植物的综合反应过程可将水中可沉降固体、胶体物质、BOD、COD、N、P、难降解有机物等去除，显示了强大的多功能净化能力。

3 预处理系统的设计

3.1 预处理工艺选择

人工湿地处理污水系统是以人工湿地为主的包括前处理和后处理的污水处理工艺，前处理单元可包括各种预处理工艺、如格栅、沉砂池、沉淀池、化粪池、厌氧硝化池等；后处理单元可包括贮水池、农灌、過滤、消毒、水回用设备等。

为增强人工湿地生态系统的稳定性，增加湿地处理的寿命及提高整个系统的工作效率，采用水解酸化法[4]作为预处理。水解酸化池主要通过填料拦截吸附小的颗粒物，将大分子有机物分解称便于氧化处理的小分子，并去除部分有机物，提高湿地池进水的可生化性，该工艺使反应控制在水解产酸阶段，出水无厌氧发酵的不良气味，不会较大影响小区的环境水解酸化池作为前处理池，埋在人工湿地的底部，不会对周围的景观产生影响不会产生臭气。所以选用水解酸化法作为前处理。

3.2 工艺流程图

4 人工湿地系统的布置

4.1 进出水系统的布置

湿地床进水系统的设计应尽量保证配水的均匀性[5]，一般采用多孔管或三角堰等。水平潜流人工湿地可采用穿孔花墙配水、并联管道多点布水或穿孔管布水等方式，保证水流从进口起沿水平方向流过填料层后均匀流出。穿孔花墙孔口流速[6]不宜大于0.2m/s。穿孔管流速宜为1.5～2.0m/s，配水孔宜斜向下45?交错布置，孔口直径不小于5mm，孔口流速不小于1m/s。

4.2 防止地下水污染

为防止湿地系统因渗漏而造成地下水污染，要求在工程时尽量保持原土层，并在原土层上设置防渗层。防渗层的设置方法有多种，如采用厚度为0.5～1.0mm的高密度聚乙烯树脂[7]，或油毛毡密封铺垫等，为防止床体填料尖角对薄膜的损坏，施工时可在塑料薄膜上预铺一层细砂。

参考文献

[1] 人工湿地净化污水机制及发展方向探讨 彭莹、严力蛟 浙江大学生命科学学院 2011

[2] 人工湿地污水处理技术及其在我国发展的现状与前景 于少鹏、王海霞、万忠娟 中国科学院东北地理与农业生态研究所 2004.1

[3] 人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展 梁威、吴振斌 环境科学动态，2000，3

[4] 污水的人工湿地构建技术 崔理华，卢少勇主编，2009

[5] 水解酸化池的运行控制与影响因素 陈陆 《中国科技博览》2011

[6] 人工湿地污水处理技术规程 工程建设标准 2010

[7] 香蒲 .中国植物志 2013

作者简介：张静娟（1991.12--），女，汉族，云南晋宁，本科， 研究方向：会计学。