人工湿地的在造纸废水处理中的应用与研究

摘要：在我国造纸工业发展中，废水污染问题日益受到社会广泛关注，而利用各种水处理技术对造纸废水进行净化处理则成为未来造纸行业建设发展的重要方面，造纸废水应用人工湿地技术进行处理的过程中可以提升废水回收利用的效率，且能够为湿地提供有机物资源，优化湿地生态系统的构建效果。本文首先就人工湿地水处理技术及其去污原理进行了分析，而后就其在造纸废水处理中的应用情况进行了探讨。

关键词：人工湿地;造纸废水处理;应用

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）06-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.033

Abstract： In the development of Chinas paper industry， the problem of wastewater pollution has been widely concerned by the society. The use of various water treatment technologies to purify papermaking wastewater has become an important aspect of the future development of the paper industry. Papermaking wastewater is treated with constructed wetland technology. The process can improve the efficiency of wastewater recycling， and can provide organic resources for wetlands and optimize the construction of wetland ecosystems. In this paper， the artificial wetland water treatment technology and its decontamination principle are analyzed first， and then its application in papermaking wastewater treatment is discussed.

Key words： Constructed wetland; Papermaking wastewater treatment; Application

1 人工濕地技术的概念及类别

所谓人工湿地技术其实就是通过人工构建及管理的方式，对自然湿地环境进行模拟，在构建中要使用人工湿地填料作为湿地环境的基础材料，并选种一些能够达到环境净化的湿地植物，这样构建起来的人工湿地生态系统在废水处理过程中，应用人工湿地技术可以对废水当中的一些富集营养物质及有害化学物质进行吸收与植物分解，从而实现对废水的净化与处理。在当前的人工湿地技术应用中，人工湿地通常包含垂直流湿地、表流湿地及潜流湿地三种形式，其中潜流湿地在工业废水处理工作中的应用相对广泛。

2 人工湿地技术进行污水净化处理的主要原理

人工湿地对污水进行深度处理时，其主要是利用自然生态系统中物理、化学和生物三重作用来实现净化污水的效能。因此湿地系统要求的洼地不仅要具有一定的长度比例，同时底面还有一定的坡度，利用土壤和填料混合来作为填料床，净化过程中污水会流动于床体的填料缝隙中，或是在床体表面流动。还要根据基质填实的材质和粒径配比来选择适宜的净水植物进行种植，从而将其打造成为一个独立的动植物生态环境，污水经过湿地系统后，经过了沉积、过滤、吸附和分解等作用达到净化的效果，从而完成湿地对污水的有效处理。

2.1 人工湿地去除COD以及BOD的主要机理

在去除污水中的有机污染物时，可以利用潜流型人工湿地较强的降解能力，达到良好的降解效果。同时利用植物根系中生物膜的吸收和代谢来分解可溶性有机物。由于这类物质多为有机物，在水生植物与微生物的吸收过程中可以对这类物质进行氧化与固定，这样这类物质就会从废水中去除掉，进入人工湿地的生态循环中。

2.2 人工湿地去除氮元素的主要机理

由于造纸废水中存在一些有机废物，对废水中氮元素的去除就非常重要。人工湿地当中的植物可以利用根茎结构与废水进行离子交换，并利用生态环境中微生物的硝化反应作用来对氮元素进行吸附，再应用反硝化来去除氮元素。由于水生植物可以向根部输送氧气，这样就会导致其根部附近的有氧环境不断变化，微生物的硝化反应与反硝化串联进行就会在去除废水中氮元素的同时为植物提供养分。

2.3 人工湿地去除磷元素的主要机理

由于在人工湿地生态结构中植物与微生物都是生态链的一部分，它们都能够对磷元素进行吸附，而人工湿地营建过程中使用的基础填料也有化学离子吸附的功能，这样废水中的磷元素就会被三者通力合作去除掉，在秋季收割水生植物的时候就能够对磷元素进行彻底去除。

2.4 人工湿地去除重金属的主要机理

由于重金属元素在自然界存在累积与沉淀的特性，在利用人工湿地技术进行废水中重金属处理的过程中，主要是由植物对重金属进行吸收、湿地生态系统中的微生物对重金属进行富集、湿地基质结构对重金属元素进行吸附等方式来对废水中的重金属元素进行处理，在人工湿地技术应用中，预处理以及相应的后处理技术过程，同人工湿地技术共同实现对废水中污染物质的处理与分离。

3 人工湿地技术在造纸废水处理中的应用分析

3.1 造纸废水的成分分析

在我国当前的造纸生产技术应用中，生产所产生的废水通常还有很多有机废物，如木质纤维、淀粉以及造纸生产中所用到的色素与其他化学药品。通常会在造纸废水处理中应用絮凝剂及混凝剂，去除废水中的固态杂志，从而达到净化水质的作用，也有造纸厂将废水用于一些漂洗以及除渣等工序进行水资源回用，这样也能够实现造纸废水循环利用，降低污染的同时还能够提升水资源利用效率。不过在近些年造纸工业技术不断发展的形势下，造纸废水中的无机盐离子以及一些胶体杂质逐渐增多，它们的出现会干扰造纸生产中相应纤维材料表面活性结构的反应，降低生产中化学助剂的使用效果，这样就会造成造纸生产中产品性能的下降以及造纸机部分附属构件的腐蚀破坏。

3.2 造纸废水处理中人工湿地体系的营建情况

利用人工湿地技术进行造纸生产中废水的处理过程其实就是利用微生物菌类以及水生植物的吸收能力，以及废水推流、水分重力自流等流动过程中实现水生生物对于造纸废水当中污染物的净化与降解，人工湿地可以建成综合了废水处理、生态修复以及生态旅游等多功能的工程，造纸废水人工湿地处理项目建设需要对多种废水进行混合调节设计同时还要对废水进行预处理，而后利用香蒲、芦苇、莲藕以及芡实等水生植物对废水中的有害污染物进行吸收讲解，多种观光湿地景观结构串联形成一个综合处理工程。其工艺原理是以典型的生化+物化法将废水中的难降解有机物转化成易降解的脂肪酸，去除造纸废水中有机污染物及悬浮物，使其中的污染物质得以处理、降解，再通过植被生长吸收，渗透进土壤，实现水体中固体悬浮物吸收、吸附、截留、降解、砂滤。除去水体中固体颗粒物后再经多级净水系统（自来水级）处理的造纸废水，可以作为工业生产用水、灌溉用水、生活杂用水、城市景观用水等水源。

3.3 人工湿地造纸废水处理效益评价

（1）我们通过对造纸废水人工湿地处理工程的跟踪分析发现，造纸废水通过上述生态湿地工程设施处理后，并通过多级净水系统处理能够达到地表三类标准，净化之后的水质可以用于农田灌溉以及工业生产、城市生活冲洗用水以及景观园林用水，不过由于可能存在一些重金属残留问题，因此尽量不要再食物链中使用这类水资源;（2）由于针对湿地植物而言，地下根茎的主要生长期是秋冬季节，根据其生长需求安排植物收割可以提供给水生植物更好的生长空间，所以我们在人工湿地管理中需要在冬季前做好植物收割工作，这样也能够对湿地中的一些氮磷元素进行去除，保持植物良好的净化能力;（3）在当前我国大面积利用人工湿地进行废水净化的应用过程还在研究阶段，在未来应就人工湿地结构中重金属等物质的累积以及转化过程进行监测跟中，并对废水对于湿地系统的影响进行综合分析，尽量要在已经收到污染或者破坏严重的生态湿地结构中进行废水处理结构的营建，尽可能避免由于管理不利导致废水污染问题出现的情况。

4 结束语

总之，在造纸废水处理过程中应用人工湿地技术可以优化造纸废水处理效果，为湿地植物生长与生态系统运行提供一定的养分，但是由于造纸工业生产中无法完全规避一些会造成积累的有害物质，使用人工湿地生态系统进行造纸废水处理的过程中，还应积极进行生态修复与受污染植物的处理工作，以保证湿地生态系统在废水处理方面的活力。

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收稿日期：2019-02-18

作者简介：杨剑清（1984-），男，壮族，本科学历，工程师，研究方向为废水处理、废气治理。