人工濕地處理三種典型工業(yè)廢水的差異性分析研究

環(huán)保網(wǎng)訊:人工濕地污水處理系統(tǒng)因其植物多樣性、填料多樣性、微生物多樣性、結(jié)構(gòu)工藝多樣性等使其對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在污水處理方面得到了廣泛的應(yīng)用，但也因此往往缺乏系統(tǒng)全面的調(diào)查與研究，缺少相應(yīng)的總結(jié)論述。

人工濕地獨(dú)特而復(fù)雜的凈化機(jī)理，使其在處理含重金屬?gòu)U水、難降解有機(jī)質(zhì)廢水等工業(yè)廢水上卓有成效，是一項(xiàng)兼具經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效應(yīng)的，符合可持續(xù)發(fā)展理念的水處理技術(shù)。

但是現(xiàn)有有關(guān)人工濕地的研究與應(yīng)用大部分集中在生活廢水、污水廠處理尾水、景觀水等，有關(guān)工業(yè)廢水處理的不多，為此，針對(duì)人工濕地處理3種典型工業(yè)廢水在工藝及運(yùn)行管理上的差異性進(jìn)行了總結(jié)、歸納，以期為人工濕地在處理工業(yè)廢水方面的研究與應(yīng)用提供理論。

1人工濕地的去污機(jī)理

人工濕地是一種能有效處理各種污水的具有生態(tài)效應(yīng)的工程新技術(shù)，近年來(lái)，因其具有成本低、運(yùn)行管理方便、處理廢水能力穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、能美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)逐步得到了系統(tǒng)[1]。

人工濕地污水處理系統(tǒng)的主要構(gòu)全面的發(fā)展成部分是植物、填料和微生物(如圖三者相互協(xié)調(diào)共同促進(jìn)了污染物的降解去除，其凈化機(jī)理主要體現(xiàn)在物理作用、化學(xué)作用及生物作用三個(gè)方面。如植物對(duì)污染物進(jìn)行吸附和富集，將其作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)吸收;

同時(shí)植物通過根系向水體輸送氧氣，為好氧微生物的附著提供條件，在填料中形成生物膜，通過微生物的同化、異化作用分解吸收有機(jī)質(zhì)及氮磷污染物;

特別是，利用微生物的變異特性可以培養(yǎng)出能夠處理特定重金屬及其他有毒污染物的微生物，從而在處理特種工業(yè)廢水中起到?jīng)Q定性的作用。此外，人工濕地的植物根系還能起到穩(wěn)固基質(zhì)層、疏通空間的作用。人工濕地的填料主要有土壤、砂礫、灰渣、碎瓦片、沸石等，但近年來(lái)一些諸如火山巖、生物炭等特質(zhì)材料開始被應(yīng)用到人工濕地，其在為植物和微生物提供生長(zhǎng)環(huán)境的同時(shí)，可通過過濾、吸附、沉降等物理作用去除污染物。

2三種典型工業(yè)廢水簡(jiǎn)介

工業(yè)廢水成分復(fù)雜，不能單一地來(lái)進(jìn)行劃分，作為人工濕地技術(shù)的處理對(duì)象，特根據(jù)污染物權(quán)重、排放量及處理難度來(lái)進(jìn)行歸類。目前，含重金屬?gòu)U水、高耗氧量和高營(yíng)養(yǎng)鹽廢水及含油廢水是最具典型性的3類工業(yè)廢水，基本涵蓋了大部分工業(yè)廢水。

2.1含重金屬?gòu)U水

含重金屬?gòu)U水主要來(lái)自礦山坑內(nèi)排水，選礦廠尾礦排水，廢石場(chǎng)淋浸水，有色金屬冶煉廠除塵排水，有色金屬加工廠酸洗水，電鍍廠鍍件洗滌水，鋼鐵廠酸洗排水，制革生產(chǎn)中的鉻鞣廢水，以及電解、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等工業(yè)，重金屬污染廢水危害大，主要成分有鉻、鎘、鎳、銅、鋅、金、銀等。此外，大部分含重金屬?gòu)U水成分復(fù)雜，不易控制，如電鍍廢水，不但含有大量重金屬，而且?guī)в幸欢ㄋ釅A性及相當(dāng)數(shù)量的添加劑、光亮劑等。

2.2高耗氧量、高營(yíng)養(yǎng)鹽廢水

高耗氧量廢水主要來(lái)自食品加工過程中的廢水、清洗廢水、冷卻水等，造紙工業(yè)制漿過程排放的黑水，皂素生產(chǎn)過程中的酸水解過濾及中和洗滌的綜合廢水，制革生產(chǎn)中的脫脂及浸灰脫毛廢水，以及養(yǎng)殖廢水等。這些廢水不但BOD、COD含量，含有大量可降解有機(jī)物，水質(zhì)水量變化幅度大，而且氮磷含量也高，排放入水體極易造成富營(yíng)養(yǎng)化，因此，這類廢水統(tǒng)稱為高耗氧量、高營(yíng)養(yǎng)鹽廢水。此外，這些廢水的產(chǎn)生量大，如養(yǎng)殖廢水的畜禽糞便產(chǎn)生量為工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量的2.4倍，畜禽糞便化學(xué)需氧量(COD)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中國(guó)工業(yè)廢水和生活污水化學(xué)需氧量排放量之和。而且，有些廢水不易處理，眾所周知，造紙廢水中含有較多難降解的木質(zhì)素、纖維素和樹脂酸等成分，富含有機(jī)氯化物等，極不易生化處理。

2.3含油廢水

含油廢水是一種量大面廣的污染物，主要來(lái)源于機(jī)械工業(yè)、餐飲業(yè)、海上運(yùn)輸業(yè)以及油田采出水和注水井洗井水等。含油廢水排放到河湖海等易造成油層覆蓋水面，空氣中的氧更難進(jìn)入水體，水中溶解氧減少，對(duì)水生植物以及動(dòng)物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。含油廢水同樣會(huì)使土壤表面被覆蓋堵塞，影響農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。而且，含油廢水中可能含有致癌烴，對(duì)動(dòng)物以及人類健康有很大威脅。

如采油廢水中主要含有對(duì)人體危害較大的酚、醛、酮、醇、酯、酸、含氮化合物、烷烴、鹵代烴等。此外，含油廢水的成分也復(fù)雜，難于處理，如采油廢水的有機(jī)物碳數(shù)非常復(fù)雜，分子量主要集中在100～140之間，占其總有機(jī)組成的70%～90%，同時(shí)含有采油過程中投加的難降解有機(jī)化學(xué)藥劑;再如礦山廢水，主要污染成分包括有機(jī)污染物、油類污染物、氰化物、酸污染、重金屬污染、氟化物和可溶性鹽類，化學(xué)耗氧量大，細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群含量大。

三種工業(yè)廢水主要在組成成分上區(qū)別較大，如表1所示，其中含重金屬?gòu)U水的危害較大，高耗氧量及高營(yíng)養(yǎng)鹽廢水易引起富營(yíng)養(yǎng)化。雖然大體根據(jù)組成成分進(jìn)行類別劃分，但每一類型的工業(yè)廢水其組成亦很復(fù)雜，在運(yùn)用人工濕地進(jìn)行處理時(shí)，要特別注意采取針對(duì)性措施。

3人工濕地在處理3種典型工業(yè)廢水時(shí)的差異性分析

3.1濕地結(jié)構(gòu)的差異性

大多數(shù)工業(yè)污水的人工濕地處理工藝采用水平潛流式(見圖2)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)BOD、COD、重金屬等處理效果好，如處理電鍍廢水、造紙工業(yè)廢水、淀粉工業(yè)廢水、礦山廢水等，但是對(duì)氮磷的處理效果不如垂直流人工濕地好(見圖2)，因此，對(duì)氮磷含量偏高的廢水，如食品加工廢水，可以在水平潛流式濕地的基礎(chǔ)上輔以垂直流式濕地。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)基質(zhì)的不同、水流流態(tài)的不同、栽培植物的不同，將濕地劃分為不同的結(jié)構(gòu)，而后對(duì)不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，如水平潛流與垂直潛流組合、水平潛流與表面流組合、表面流與土壤結(jié)合、沉水植物與挺水植物結(jié)合等，不同組合帶來(lái)的效果往往比[2]單一的結(jié)構(gòu)好。

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