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1、第20卷第4期华 中 科 技 大 学 学 报(城市科学版)Vol.20No.42003年12月 J.ofHUST.(UrbanScienceEdition)Dec.2003人工湿地污水处理系统的分析与优化11刘 真 章北平(1.华中科技大学 环境科学与工程学院,湖北 武汉 430074)摘 要:从系统论的角度,应用整体性原理、相关性原理、结构性原理、动态性原理和综合优化原理分析了人工湿地污水处理系统的优缺点、发展方向和原则,并针对人工湿地污水处理系统中的填料选择与级配、植物栽种与选择、湿地床构造形式、系统工艺流程及布置形式提出了一系列综合优化措施和建议.关键词:人工湿地
2、; 系统论; 污水处理中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:100025730(2003)0420064204 人工湿地污水处理系统是目前世界最廉价的1.1 应用整体性原理低投资、低能耗、行之有效的处理与利用污水的系根据整体性原理,对环境效益和社会效益仅统工程,是在长期应用天然湿地净化功能基础上需作定性分析,对经济效益则应定量考察.只要城发展的水净化资源化生态工程处理技术,脱氮除市污水处理系统能够实现收集、输送和处理污水磷效果明显,可作为污水二级处理的替代技术.并达标排放尾水,则其环境和社会效益就为正效国外人工湿地污水处理系统的应用始于20应,且城市污水
3、处理率越高,其正效应越大.世纪70年代初,目前,美国和加拿大已有300多1.1.1建设成本低 据国外统计,一般人个人工湿地污水处理系统,欧洲有500多个,其规工湿地污水处理系统的投资和运行费用仅为传统2模小自40m,大至1000多公顷.我国自“六五”的二级污水厂的1ö10～1ö2.对我国已建成或正开始开展了人工湿地小试、中试到实用规模的试在建的常规生化二线水处理厂投资进行分析,也验,取得了人工湿地工艺特征、技术要点及工程参表明人工湿地的投资远远低于常规二级水处理设[1][9]数等研究成果.施(表1).人工湿地污水处理系统已被大量用来处理生1.1.2运行管理成本低 人工湿
4、地运行费[2][3]活污水和工业废水,还被应用于处理矿山废用仅为生化二级处理厂的1ö10.原因如下:水、农业废水、垃圾填埋场渗滤液、高速公路暴雨a.由于人工湿地基本上不需要机电设备,故[4～6]径流和富营养化湖水.而且人工湿地可以作维护上只是清理渠道及管理作物,一般人员完全[7,8]为自然景观,具有一定的欣赏价值.可以承担,只需个别专业人员定期检查.b.人工湿地基本上不耗能,也不需要投药,1 人工湿地污水处理系统的分析其它处理方法无法与之相比.而且其它水处理工艺的能耗不仅是经济问题,也是环境问题,因为耗人工湿地污水处理系统一般包括污水的输配能过程中产生的CO2及SO2等
5、会污染大气环境.水工程、预处理设施、污水调蓄系统、生物利用系1.1.3污水处理产物资源化 人工湿地污统和统一的管理、监测系统.以自然生态系统的净水处理系统注重污水处理与水资源利用相结合,化作用为核心,在技术上通过对生态因子的优化代表了21世纪小城镇污水处理发展的主要方[10]与调控,强调在污水污染成分处理过程中植物2微向.生物共存体系与处理环境或介质的相互协调关1.1.4N及P处理效果显著 从表2可看系.它的目标就是在促进废水中污染物质良性循出,人工湿地污水处理系统对N及P等指标的去环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境除效果是传统二级处理所不及的.的再次污染,获
6、得污水处理与资源化的最佳效益.收稿日期:2003207201.作者简介:刘 真(19792),女,硕士研究生;武汉,华中科技大学环境科学与工程学院(430074).©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第4期刘 真等:人工湿地污水处理系统的分析与优化·65·表1 人工湿地污水处理系统与其它污水处理系统比较表总投资吨水投资运行费水处理费年耗电吨水耗电吨水用地项目名称处理方式-1-1-142ö万元ö元·tö万元·aö元·tö10kW·hökW·höm深圳某水质净化厂鼓风曝气3300660
7、>100>0.203190.1752珠海某水质净化厂鼓风曝气1500833>100>0.204200.641海南某水质净化厂氧化沟57457436.50.20102.40.281.2白泥坑人工湿地人工湿地4.891382.00.02002.7表2 人工湿地污水处理系统与传统[13]P被去除,而且通常在几年内基质吸附P的能二级污水处理系统处理效果比较表力就会饱和,并开始释放过剩的P[14].同时人工湿污水成分人工湿地污水处理系统传统二级污地处理效果受温度、气候条件影响较大.有研究表-1ömg·L平均最高水处理系统明:水温低于10℃时,人工湿
