人工湿地及其在工业废水处理中的应用研究

2021-12-01胡金勇

皮革制作与环保科技 2021年12期

胡金勇

（广州市振达环保产业股份有限公司，广东广州 510000）

随着工业越来越快地发展，工业残留物及废水排放问题的越发严重，工业废水已然成为水污染的重要来源，因此做好工业废水处理的工作刻不容缓。现代工业废水的处理，需要应用更多新型高效的废水处理技术，人工湿地就是其中之一。发挥人工湿地的应用优势，可显著提高工业废水的净化水平。

1 人工湿地的基本类别和应用特征

湿地是水、水生物等共同构成的生态体系，本身的活性、生产水平相对理想。人工湿地是人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面。国内外对湿地分类的方法并不统一，但人工湿地往往被细分为垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地和自由表面流人工湿地。湿地的类别不同，对污染物的去除成效也不同[1]。

湿地的应用特征表现为对重金属等污染物的去除效果相对较佳，同时对蚊蝇等也有理想的防治作用，因此受到西方发达国家的广泛推崇。例如：自由表面流人工湿地是由专业技术人员监督、管理的湿地体系，因此其对污染物的去除成效比自然湿地更理想，同时自由表面流人工湿地无需太多的成本投入，操作起来也简单许多，但是占地大，去除效果也不是特别理想，再加上气候因素的影响，在炎炎夏季容易招惹蚊虫[2]。

2 人工湿地在工业废水处理中的应用原理

2.1 去除COD、BOD等的原理

人工湿地对于COD、BOD等有良好的去除效果，运用植物根系内的生物膜吸收、代谢等作用，使可溶性有机物被有效分解。此类物质以有机物为主，通过水生植物、微生物吸收的环节完成此类物质的氧化、固定等操作，可将物质直接从废水中去除，从而转入到人工湿地的生态循环体系中。

2.2 去除氮元素的原理

工业废水中存在很多有机废物，其中的氮元素往往超标，主要以硝态氮、氨氮等形式存在。人工湿地去除氮元素的效果相对理想，借助根茎结构完成同废水的离子交换，发挥微生物硝化反应的作用，有效吸附氮元素，然后反硝化阶段将氮元素去除。水生植物可以向根系输送氧气，持续改变根系附近的有氧环境，使硝化和反硝化反应连续进行，有效去除废水中的氮元素。

2.3 去除磷元素的原理

建设人工湿地的过程中，会使用到大量的基础填料，这些填料本身对化学离子有吸附作用，可与废水中的磷元素发生反应，从而达到去除磷元素的目的。

2.4 去除重金属的原理

人工湿地对于重金属的去除也有明显效果，重金属元素在水体内富集、沉淀，可应用人工湿地技术完成对重金属的处理。植物能够有效吸收重金属，湿地生态体系中的微生物完成重金属的富集，湿地基质结构对重金属元素进行吸附，从而完成对重金属的有效处理。发挥人工湿地技术的应用价值，实现污染物质处理与分离操作[3]。

3 人工湿地在工业废水处理中的具体应用

3.1 植物、微生物和基质对体系的影响

基质是人工湿地填充料，包括粗砂、细沙、土壤等。微生物在生长过程中，基质发挥着载体的作用，借助沉淀、过滤、吸附等流程完成去污目标。筛选基质的时候，应考虑水流在湿地内的停留时长、出水水质情况、湿地占地面积等因素，尽量用粗砂、细沙、土壤等[4]。湿地植物是在湿地中生长的植物，例如浮水植物、沉水植物、挺水植物等等，其中尤以挺水植物应用广泛，在该类植物的作用下，床体表面固定工作顺利完成，使污染物的去除基础牢固，同时还可以规避淤泥堵塞湿地的情况。微生物在人工湿地净化工作中也发挥着不可替代的功效，在微生物的促进下，有机物质向能量及营养物质的方向转变。在正式开展废水处理前，人工湿地中的微生物同自然湿地有很大的共性，污水在人工湿地内不断富集，微生物的类别和数量也相应增多，慢慢达到高峰之后趋于稳定状态。例如芦苇湿地床中的氧，可以进一步细分为好氧、厌氧、兼氧，其中好氧微生物占据主体，数量相当大，其应用优势也更加明显。好氧微生物和兼氧微生物共生于芦苇根系位置，即便到了寒冬腊月，芦苇的茎死亡，叶也大部分脱落，但是丝毫不影响微生物的正常生存。

3.2 人工湿地处理工业废水

工业废水中有大量污染物存在，例如有机物、氮、磷、氨氮、硝态氮、氟化物、重金属、油性物质等。人工湿地在处理这些污染物方面具有独特的优势，能完成污染源部分离子的吸附和沉淀操作，从而有效净化废水。目前，人工湿地在工业废水处理中的应用广度和深度都有所提高。越来越多的国家开始将人工湿地应用于特殊工业废水处理。2006年，美国相关企业对人工湿地在石油废水处理方面的效果展开了专门研究，英国一些部门对于人工湿地在工业废水中的应用研究也日渐深入[5]。