污水生態(tài)工程處理技術(shù)概論

1 生態(tài)工程介紹

1.1 生態(tài)工程

生態(tài)工程以復雜的社會(huì )——經(jīng)濟——自然復合生態(tài)系統為對象,遵循應用生態(tài)系統中物種共生、物質(zhì)再生循環(huán)及結構與功能協(xié)調等原則,以整體調控為手段,以人與自然的協(xié)調關(guān)系為基礎,以高效和諧為方向,為人類(lèi)社會(huì )及自然環(huán)境雙受益和資源環(huán)境可持續發(fā)展設計的具有物質(zhì)多層分級利用、良性循環(huán)的生產(chǎn)工藝體系。以期同步取得生態(tài)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會(huì )效益[1]。

1.2 生態(tài)工程原理

生態(tài)工程涉及生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟和社會(huì )等領(lǐng)域,原理眾多。我國學(xué)者(馬世駿1986、顏京松1986、Ma&Yan1989,Yanetal1992)在系統生態(tài)學(xué)理論的基礎上,對生態(tài)工程的原理作了精辟論述和提煉。把生態(tài)工程原理總結為整體、協(xié)調、自生、再生循環(huán)等基本原理。孫鐵珩,周啟星等[2]提出污水生態(tài)工程是指運用生態(tài)學(xué)原理,采用工程學(xué)手段,把污水有控制地投配到土地上,利用土壤-植物-微生物復合系統的物理、化學(xué)等特征對污水中的水、肥資源加以回收利用,對污水中可降解污染物進(jìn)行凈化的工藝技術(shù),是污水治理與水資源利用相結合的方法。

2 主要生態(tài)工程污水處理技術(shù)

2.1 污水土地處理系統

污水土地處理系統是一種污水處理的生態(tài)工程技術(shù),其原理是通過(guò)農田、林地、葦地等土壤--植物系統的生物、化學(xué)、物理等固定與降解,對污水中的污染物實(shí)現凈化并對污水及氮、磷等資源加以利用[3]。根據處理目標、處理對象的不同,將污水土地處理系統分為慢速滲濾(SR)、快速滲濾(RI)、地表漫流(OF)、濕地處理(WL)和地下滲濾(UG)五種主要工藝類(lèi)型[4]。

土地處理系統造價(jià)低,處理效果佳,其工程造價(jià)及運行費用僅為傳統工藝的10%~50%。其中污水濕地生態(tài)處理系統又稱(chēng)人工濕地,目前研究最為深入、應用最廣泛。通過(guò)人工濕地生態(tài)工程進(jìn)行水污染控制不僅可以使污水中的水得以再生利用,還能使污水中的有機物、N、P、K等營(yíng)養物得到利用。整個(gè)系統呈自然式良性循環(huán),構成了具有自適應、自?xún)艋�能力的水陸生態(tài)系統。該系統管理簡(jiǎn)單,穩定后幾乎不需要人的參與,物耗、能耗低,效率高。生態(tài)系統中的植物群體不需要另行施肥與灌溉,還兼有美化環(huán)境的功能,這種生態(tài)凈化方法實(shí)現了水環(huán)境可持續發(fā)展[5]。

以人工濕地處理系統為例,土地生態(tài)處理系統對污水的凈化機理如下:系統中的填料(介質(zhì))具有巨大的比表面積,易形成生物膜,污水流經(jīng)顆粒表面時(shí),其中的污染物質(zhì)通過(guò)沉淀、過(guò)濾、吸附作用被截留[6]。

2.2 污水生態(tài)塘處理系統

生態(tài)塘系統是以太陽(yáng)能為初始能源,通過(guò)在塘中種植水生作物,進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養殖,建立人工生態(tài)系統,,通過(guò)天然的生化自?xún)糇饔?在自然條件下完成污水的生物處理[7]。有機物質(zhì)在生態(tài)塘處理系統中得到降解,釋放出的營(yíng)養物進(jìn)入了復雜的食物鏈中,產(chǎn)生的水生作物、水產(chǎn)都可以被收獲。生態(tài)塘處理系統能夠有效地處理生活污水及一些有機工業(yè)廢水,對有機物和病原體有很好的去除效果,具有投資少、運行費用低、運行管理簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。但該系統占地面積大、易出現短流、溫度較高時(shí)易散發(fā)臭氣和孳生蚊蟲(chóng)、對氮磷的去除效果不穩定。近年來(lái),我國生態(tài)塘污水處理工藝研究側重在兩個(gè)方面[8]:篩選、培育高效水生凈化植物;組合曝氣、水生植物、水產(chǎn)養殖多個(gè)生物處理單元的綜合功能,營(yíng)建生化一體化水生動(dòng)植物復合生態(tài)體系,是污水處理與資源利用的完美結合,構建了一個(gè)完整的生態(tài)系統和良好的內部良性循環(huán)系統。

2.3 蚯蚓微生物濾池系統

蚯蚓生態(tài)濾池是濾床中建立的人工生態(tài)系統,由濾床填料、蚯蚓及布水系統等組成。系統利用蚯蚓和微生物的協(xié)同作用對污水中含有的各種形態(tài)污染物質(zhì)進(jìn)行處理和轉化。蚯蚓可對污水和污泥進(jìn)行吸收和分解,清掃濾床,防止堵塞[9]。蚯蚓糞便可以濾除污染物,提高處理效率。蚯蚓的存在可作為家禽飼料。污水中的生物膜污泥微生物通過(guò)食物鏈最終被有效地轉化為蚯蚓的增長(cháng)及其排泄物,而蚯蚓的機體及其排泄物又可成為他微生物的分解利用對象,從而進(jìn)行新一輪的生態(tài)循環(huán)。

3 生態(tài)污水新型處理技術(shù)

如利用土壤毛細管浸潤擴散原理,研制成功的地下毛細滲濾系統(the underground capillary seepage system,UCSS)[11]。地下毛細滲濾系統(UCSS)的中心部分是地下毛細滲濾槽,它通過(guò)土壤過(guò)濾和微生物降解來(lái)去除污水中的污染物。在一定程度上解決了常規土地凈化污水處理系統占地面積和運行費用問(wèn)題,還可回收污水和營(yíng)養物質(zhì)(包括氮、磷和鉀)用于植物生長(cháng)。

活機器(living machine)系統是加拿大出生的海洋生物學(xué)家約翰·托德(John Todd)發(fā)明的,是利用太陽(yáng)能以及利用由多種多樣直接或間接從太陽(yáng)獲得能量的生物組成生態(tài)系統,將水產(chǎn)養殖與人工濕地結合起來(lái)并封閉在溫室里,以創(chuàng )造一個(gè)高效的污水處理過(guò)程[12],包含了沉淀、過(guò)濾、凈化、吸收、揮發(fā)、硝化和反硝化、厭氧和好氧分解過(guò)程,在獲得高標準水質(zhì)的同時(shí)避免了自然處理系統占地大、滯留期長(cháng)、寒冷氣候處理效果欠佳等弊端。

結語(yǔ)

污水生態(tài)處理技術(shù)基本上不涉及化學(xué)能的投入和化學(xué)品的消耗。根據國情,我國的污水治理必須走生態(tài)處理技術(shù)的道路[13]。 
　　 
參考文獻

[1]欽佩,安樹(shù)青,顏京松.生態(tài)工程學(xué).南京大學(xué)出版社[M],1997. 
[2]孫鐵珩,周啟星,張凱松.污水生態(tài)處理技術(shù)體系及應用[J].水資源保護,2002,3:6-9. 
[3]錢(qián)文敏,陸軼峰,普紅平,張斌.分散生活污水的土地處理綜析[J].云南環(huán)境科學(xué).2005,24(4):40-43. 
[4]楊文濤,劉春平,文紅艷.淺談污水土地處理系統[J].土壤通報,2007,38(2):394-397. 
[5]程璞,李多松,張雁秋.城市小區分散式生態(tài)污水處理[J].能源環(huán)境保護.2004,18(6):4-10. 
[6]鄭潔敏,牛天新,宋亮.污水生態(tài)處理技術(shù)概述[J]. 杭州農業(yè)科技, 2008 (2):26-28. 
[7]黃梅,李小兵.我國生態(tài)塘污水處理工藝的研究與應用[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā).2004,23(12):19-21. 
[8]種云霄,胡洪營(yíng),錢(qián)易.大型水生植物在水污染治理中的應用研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設備.2003,(4):36-40. 
[9]朱繼紅,宋碧玉,王啟中,鄒鵬,劉琳.新型污水生態(tài)工程處理技術(shù)[J].污染防治技術(shù).2003,16(4):107-110. 
[10]楊鍵,楊健,婁山杰.一種新型環(huán)境友好污水處理工藝--蚯蚓生態(tài)濾池[J].國資源綜合利用.2008,26(1):16-19. [11]SUN Tieheng,HE Yaowu,OU Ziqing ,et al. Treatment of Domistic Wastewater by an Undergrouder Capillary Seepage System[J].Ecological Engineering,1998,11:111-119. 
[12]田魁祥,李惠英,李偉強,孫朋建,貢月玲. 城市生活污水微型生態(tài)處理工程及再生水農業(yè)利用研究[J].農業(yè)系統科學(xué)與綜合研究.2001,17(4):276-278. 
[13]孫鐵珩.污水生態(tài)處理技術(shù)體系及發(fā)展趨勢[J].水土保持研究,2004,11(3):1-3.來(lái)源：谷騰水網(wǎng)