生活污水人工綠地處理技術(shù)及其應用
中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間：2010-11-2 9:08:46
污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量，降低企業(yè)治污成本
由于工農業(yè)的快速發(fā)展，我國水資源緊缺和水污染問(wèn)題十分嚴重。一方面大量的淡水資源被浪費，另一方面水體污染日益加劇。盡管城市工業(yè)廢水的產(chǎn)生得到了一定的控制，但以生活污水、養殖廢水和農村化學(xué)品流失為主要污染物的非點(diǎn)源污染又呈現迅速上升的趨勢，而且更加難以控制。
傳統的集中式污水處理工藝不適用于非點(diǎn)源污染的防治。從世界范圍來(lái)看，非點(diǎn)源污染已成為水環(huán)境的一大污染源或首要污染源。在美國，非點(diǎn)源污染占污染總量的2/3；在奧地利北部地區，據計算進(jìn)入水環(huán)境的非點(diǎn)源氮量遠比點(diǎn)源大。丹麥270條河流94％的氮負荷、52％的磷負荷是由非點(diǎn)源污染引起的。荷蘭農業(yè)非點(diǎn)源提供的總氮、總磷分別占水環(huán)境污染總量的60％和40％。在我國，非點(diǎn)源污染問(wèn)題也日益嚴重，在太湖和滇池等重要湖泊，非點(diǎn)源污染已經(jīng)成為水質(zhì)惡化的主要原因之一。這就要求不斷尋找新的污水處理方法，以期能解決這些問(wèn)題。人工生態(tài)綠地處理技術(shù)以其與環(huán)境的良好協(xié)調性而得到了廣泛地應用。
城鎮污水處理中存在的問(wèn)題
目前，我國城鎮污水處理主要依賴(lài)于傳統污水處理廠(chǎng)，普遍存在處理水平低、投資和運行費用高、易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題，而且由于資金短缺，一些小規模村鎮的生活污水直接排入地表水或海域，嚴重污染了周?chē)沫h(huán)境�，F階段我國城鎮污水處理存在以下主要問(wèn)題：
●污水排放量大，處理率低；
●非點(diǎn)源污染日益嚴重，集中式污水處理不能夠滿(mǎn)足水體污染防治要求；
●傳統污水處理工藝對氮、磷的去除率較低，容易引起水體富營(yíng)養化和赤潮現象；
●再生水回用效率低，絕大部分處理后排放，有的甚至與污水合流或排入海洋，浪費了大量寶貴的淡水資源。
污水資源化是解決我國水資源短缺的必由之路。目前，我國的污水治理大部分僅停留在單純的水污染控制上，而未達到全方位的水環(huán)境治理。所謂全方位水環(huán)境治理就是做到從單純的水污染控制處理上升到水循環(huán)過(guò)程治理，即做到人為的處理、利用與自然界的循環(huán)相融合。我國污水資源化利用率很低，其中工業(yè)廢水資源化利用率僅60%，城市污水資源化利用率更低。僅靠污水二級處理仍不能完全實(shí)現污水處理無(wú)害化和資源化。人工生態(tài)綠地系統作為一種污水處理的新工藝，可以實(shí)現污水就地處理，再生水就地回用的目的，為城鎮污水處理和節約淡水資源提供了一個(gè)可靠的出路。
人工生態(tài)綠地系統介紹
1、原理
人工生態(tài)綠地系統是20世紀90年代發(fā)展起來(lái)的，該處理技術(shù)從源頭控制出發(fā)，運用生態(tài)學(xué)原理，通過(guò)對土地處理法中的地下滲濾系統的優(yōu)化，提出了該污水處理生態(tài)化技術(shù)。該技術(shù)適用于處理城鎮、旅游風(fēng)景區、養殖場(chǎng)和公園等生活污水以及給水工程中微污染水的處理。
人工生態(tài)綠地是具有一定長(cháng)寬比且底部具有坡度的生態(tài)模塊。該工藝把傳統的污水處理工藝與生態(tài)綠化相結合，由土壤、填料和濾料混合組成填料床，并在土壤層種植根系發(fā)達、耐污性能好及適應性強的景觀(guān)或經(jīng)濟作物，能夠與周?chē)坝^(guān)相協(xié)調。污水經(jīng)植物的吸收、填料過(guò)濾、好氧、兼氧和厭氧微生物降解等一系列物理化學(xué)生物過(guò)程，出水水質(zhì)可達《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。該系統好氧氧源主要來(lái)自于植物的光合作用，根系輸氧；土壤的呼吸作用和水自流負壓吸氧。污水在填料床孔隙中流動(dòng)一方面起到了過(guò)濾、充氧作用同時(shí)進(jìn)行了微生物的好氧處理，另一方面可充分利用填料表面生長(cháng)的生物膜、發(fā)達的植物提供氧根系及表層土壤的截留作用，進(jìn)一步提高處理能力和處理效果。氧源的能耗以太陽(yáng)能、生物能為主，因此可最終實(shí)現污水的零排放，零費用運行。該系統應用簡(jiǎn)單，小到一家一戶(hù)，大到上萬(wàn)人的社區。江浙一帶已對人工綠地處理系統有所研究，同時(shí)建立了多個(gè)人工綠地處理系統，從運行情況來(lái)看，處理效果良好，真正做到“污染一片，治理一片”，可以作為分散式污水處理技術(shù)的主要推廣工藝。
該工藝的主體由兩部分組成：預處理和生態(tài)綠地處理。根據來(lái)水的水質(zhì)、水量和出水水質(zhì)要求，預處理方法可以選擇好氧處理和厭氧處理.
2、人工生態(tài)綠地的特點(diǎn)
人工生態(tài)綠地污水處理技術(shù)具有很多優(yōu)勢：
（1）建設成本及運行管理費用低廉。人工生態(tài)綠地的工程建設投資大約是城市污水處理廠(chǎng)的2／3，運行管理費則是1/8至1/10。
（2）具有強大的生態(tài)修復功能。它不僅具有涵養水源、降解污染物、保護生物多樣性的特點(diǎn)，還具有吸收S02、C02、氮氧化物、增加氧氣、凈化空氣、消除城市熱島效應、光污染和吸收噪聲等環(huán)境調節功能。
（3）保護動(dòng)物和提高景觀(guān)美學(xué)價(jià)值。生態(tài)綠地能夠控制土壤侵蝕、防風(fēng)，是眾多野生動(dòng)植物棲息、繁殖、遷徙和集聚之地，對保護動(dòng)物和提高局部地區景觀(guān)的美學(xué)價(jià)值有很大的益處。
3、人工生態(tài)綠地與傳統工藝的區別
常規的工藝是指混凝土結構的構筑物，利用生物膜法/活性污泥法等生物降解技術(shù)處理污水的工藝，與人工生態(tài)綠地的對比如下所示：
（1）占地面積，土地的使用
常規工藝由于采用的是混凝土的結構，處理設施部分的占地很難被再次利用，即使是做成地埋式的結構，由于表面是混凝土地面，只能作為一些停車(chē)用地，不能用做綠地。而人工生態(tài)綠地則采用綠地凈化的形式，占用的土地可以完全還與綠地，其污水處理的實(shí)質(zhì)就是不僅處理污水，還建設部分的綠地，減輕了小區綠地建設的負擔。
（2）動(dòng)力消耗，運行費用
常規工藝由于采用的是鼓風(fēng)機充氧的技術(shù)，這就要消耗很大的動(dòng)能（電力消耗），一個(gè)上萬(wàn)噸的污水處理廠(chǎng)光動(dòng)能消耗要在0.3元/噸污水，加上另外的藥劑、人工費用，每噸水的處理費用在0.4元左右。而人工綠地，由于采用植物能以及植物生態(tài)群落的生物能，只是在預處理池部分消耗極少的動(dòng)能（曝氣機、水泵），因此整個(gè)系統的運行費用是相當的低，每噸水的處理費用在0.1元左右，若出水標準低一些，預處理采用厭氧處理技術(shù)，則幾乎可以達到零運行費用。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
（3）管理操作，運行維護
常規工藝是經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展起來(lái)的比較機械化的處理工藝，整個(gè)處理系統不僅包括微生物系統，還有許多的儀表、電器控制、測量?jì)x器的控制，因此對于整個(gè)系統管理人員，需要經(jīng)過(guò)比較專(zhuān)業(yè)的培訓才能有效地管理整個(gè)系統。這個(gè)情況與小區的實(shí)際情況不很相符。人工綠地處理系統只有一個(gè)電控箱，水泵、曝氣機通過(guò)自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現，不必配備專(zhuān)業(yè)的管理人員，只要不定期檢查即可以完成所有的維護和管理工作。
4、人工生態(tài)綠地的綜合效益
人工生態(tài)綠地具有重要的綜合效益，主要表現在以下幾個(gè)方面：
（1）節省市政的城鎮污水處理設施投資。美國水處理專(zhuān)家溫博格首先提出二級處理不能從根本上解決水污染問(wèn)題的觀(guān)點(diǎn)。當時(shí)他認為至20世紀末，美國的水污染仍可能維持在60年代后期水平，于是，美國在70年代后提出了所謂“零排放”政策，發(fā)展污水深度處理技術(shù)。開(kāi)始興建三級污水處理廠(chǎng)。實(shí)踐結果表明，即使美國這樣經(jīng)濟發(fā)達的國家也難于承受其經(jīng)濟負擔。僅以
（2）實(shí)現城鎮污水的分散處理、就地回用。一方面可以緩解日益嚴重的地表水污染狀況，另一方面可以節約淡水資源，緩解供水緊張的局面。隨著(zhù)點(diǎn)源污染控制的深入，地表水水質(zhì)并沒(méi)有得到很大的改善，這主要是由于日益嚴重的非點(diǎn)源污染引起的。依賴(lài)傳統的污水處理廠(chǎng)是難于解決這一問(wèn)題的，而利用人工生態(tài)綠地系統進(jìn)行分散處理可以從源頭上緩解這一問(wèn)題。
（3）與周邊景觀(guān)和諧，實(shí)現無(wú)噪音和臭味，為建設生態(tài)城鎮打下良好的基礎。
人工生態(tài)綠地在廈門(mén)的應用前景
隨著(zhù)水資源緊缺和水環(huán)境污染的加重，城鎮污水資源化越來(lái)越受到各國的重視。為了提高城鎮污水的處理率，實(shí)現再生水的回用，人工生態(tài)綠地技術(shù)得到了廣泛應用。早在2002年德安公司就在寧波大學(xué)建立了1000m2、日處理水量為
廈門(mén)是一個(gè)水資源十分匱乏的海濱城市，多年人均水資源占有量?jì)H為800m3左右，約為世界人均水資源量的10%。由于城市的工業(yè)化和人口的增長(cháng)，一部分工業(yè)廢水和生活污水得不到處理，直接排入附近的海域，引起近海赤潮，嚴重破壞了城市的環(huán)境。水資源的緊缺和水污染問(wèn)題之間的矛盾在這里顯得尤為突出，進(jìn)行城市再生水回用是很必要的。
廈門(mén)綠地率達到30%以上，人均占有綠地面積達到
人工生態(tài)綠地系統建設前后比較表
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項目 |
建設前 |
建設后 |
|
處理方式 |
未處理 |
人工生態(tài)綠地系統 |
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水質(zhì) |
一般未達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》GB18918－2002一級B標準 |
達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》GB18918－2002一級B標準 |
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排放去向 |
直接排入地表水體，降低地表水水質(zhì) |
可以直接排入地表水體，不影響水質(zhì) |
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再生水回用 |
不能回用 |
可以回用 |
發(fā)展趨勢
由于水環(huán)境的不斷惡化和城鎮污水量的不斷增加，采用經(jīng)濟、高效的生態(tài)處理技術(shù)已成為現實(shí)所需。人工生態(tài)綠地以其投資低、運行和維護費用低等特點(diǎn)適合在中小城鎮污水處理中推廣。人工生態(tài)綠地中濾料的選配、植物的選擇、運行過(guò)程中防堵技術(shù)以及如何提高系統的反消化能力，提高有機物與氨氮去除率的研究將成為今后的主要研究方向。
