生活污水人工綠地處理技術(shù)及其應(yīng)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(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，我國水資源緊缺和水污染問題十分嚴(yán)重。一方面大量的淡水資源被浪費(fèi)，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(yǎng)殖廢水和農(nóng)村化學(xué)品流失為主要污染物的非點(diǎn)源污染又呈現(xiàn)迅速上升的趨勢，而且更加難以控制。
傳統(tǒng)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(qū)，據(jù)計(jì)算進(jìn)入水環(huán)境的非點(diǎn)源氮量遠(yuǎn)比點(diǎn)源大。丹麥270條河流94％的氮負(fù)荷、52％的磷負(fù)荷是由非點(diǎn)源污染引起的。荷蘭農(nóng)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)源污染問題也日益嚴(yán)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(diào)性而得到了廣泛地應(yīng)用。
城鎮(zhèn)污水處理中存在的問題
目前，我國城鎮(zhèn)污水處理主要依賴于傳統(tǒng)污水處理廠，普遍存在處理水平低、投資和運(yùn)行費(fèi)用高、易產(chǎn)生二次污染等問題，而且由于資金短缺，一些小規(guī)模村鎮(zhèn)的生活污水直接排入地表水或海域，嚴(yán)重污染了周圍的環(huán)境�，F(xiàn)階段我國城鎮(zhèn)污水處理存在以下主要問題：
●污水排放量大，處理率低；
●非點(diǎn)源污染日益嚴(yán)重，集中式污水處理不能夠滿足水體污染防治要求；
●傳統(tǒng)污水處理工藝對(duì)氮、磷的去除率較低，容易引起水體富營養(yǎng)化和赤潮現(xiàn)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(fèi)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(dá)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(jí)處理仍不能完全實(shí)現(xiàn)污水處理無害化和資源化。人工生態(tài)綠地系統(tǒng)作為一種污水處理的新工藝，可以實(shí)現(xiàn)污水就地處理，再生水就地回用的目的，為城鎮(zhèn)污水處理和節(jié)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(tǒng)介紹
1、原理
人工生態(tài)綠地系統(tǒng)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的，該處理技術(shù)從源頭控制出發(fā)，運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，通過對(duì)土地處理法中的地下滲濾系統(tǒng)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(zhèn)、旅游風(fēng)景區(qū)、養(yǎng)殖場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)綠地是具有一定長寬比且底部具有坡度的生態(tài)模塊。該工藝把傳統(tǒng)的污水處理工藝與生態(tài)綠化相結(jié)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(dá)、耐污性能好及適應(yīng)性強(qiáng)的景觀或經(jīng)濟(jì)作物，能夠與周圍景觀相協(xié)調(diào)。污水經(jīng)植物的吸收、填料過濾、好氧、兼氧和厭氧微生物降解等一系列物理化學(xué)生物過程，出水水質(zhì)可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)好氧氧源主要來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(fù)壓吸氧。污水在填料床孔隙中流動(dòng)一方面起到了過濾、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的生物膜、發(fā)達(dá)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。氧源的能耗以太陽能、生物能為主，因此可最終實(shí)現(xiàn)污水的零排放，零費(fèi)用運(yùn)行。該系統(tǒng)應(yīng)用簡單，小到一家一戶，大到上萬人的社區(qū)。江浙一帶已對(duì)人工綠地處理系統(tǒng)有所研究，同時(shí)建立了多個(gè)人工綠地處理系統(tǒng)，從運(yùn)行情況來看，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(yù)處理和生態(tài)綠地處理。根據(jù)來水的水質(zhì)、水量和出水水質(zhì)要求，預(yù)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(shè)成本及運(yùn)行管理費(fèi)用低廉。人工生態(tài)綠地的工程建設(shè)投資大約是城市污水處理廠的2／3，運(yùn)行管理費(fèi)則是1/8至1/10。
（2）具有強(qiáng)大的生態(tài)修復(fù)功能。它不僅具有涵養(yǎng)水源、降解污染物、保護(hù)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(yīng)、光污染和吸收噪聲等環(huán)境調(diào)節(jié)功能。
（3）保護(hù)動(dòng)物和提高景觀美學(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(duì)保護(hù)動(dòng)物和提高局部地區(qū)景觀的美學(xué)價(jià)值有很大的益處。
3、人工生態(tài)綠地與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別
常規(guī)的工藝是指混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)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(duì)比如下所示：
（1）占地面積，土地的使用
常規(guī)工藝由于采用的是混凝土的結(jié)構(gòu)，處理設(shè)施部分的占地很難被再次利用，即使是做成地埋式的結(jié)構(gòu)，由于表面是混凝土地面，只能作為一些停車用地，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(shè)部分的綠地，減輕了小區(qū)綠地建設(shè)的負(fù)擔(dān)。
（2）動(dòng)力消耗，運(yùn)行費(fèi)用
常規(guī)工藝由于采用的是鼓風(fēng)機(jī)充氧的技術(shù)，這就要消耗很大的動(dòng)能（電力消耗），一個(gè)上萬噸的污水處理廠光動(dòng)能消耗要在0.3元/噸污水，加上另外的藥劑、人工費(fèi)用，每噸水的處理費(fèi)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(yù)處理池部分消耗極少的動(dòng)能（曝氣機(jī)、水泵），因此整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用是相當(dāng)?shù)牡停繃嵥奶幚碣M(fèi)用在0.1元左右，若出水標(biāo)準(zhǔn)低一些，預(yù)處理采用厭氧處理技術(shù)，則幾乎可以達(dá)到零運(yùn)行費(fèi)用。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。
（3）管理操作，運(yùn)行維護(hù)
常規(guī)工藝是經(jīng)過幾十年發(fā)展起來的比較機(jī)械化的處理工藝，整個(gè)處理系統(tǒng)不僅包括微生物系統(tǒng)，還有許多的儀表、電器控制、測量儀器的控制，因此對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)管理人員，需要經(jīng)過比較專業(yè)的培訓(xùn)才能有效地管理整個(gè)系統(tǒng)。這個(gè)情況與小區(qū)的實(shí)際情況不很相符。人工綠地處理系統(tǒng)只有一個(gè)電控箱，水泵、曝氣機(jī)通過自動(dòng)控制來實(shí)現(xiàn)，不必配備專業(yè)的管理人員，只要不定期檢查即可以完成所有的維護(hù)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(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）節(jié)省市政的城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施投資。美國水處理專家溫博格首先提出二級(jí)處理不能從根本上解決水污染問題的觀點(diǎn)。當(dāng)時(shí)他認(rèn)為至20世紀(jì)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)。開始興建三級(jí)污水處理廠。實(shí)踐結(jié)果表明，即使美國這樣經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家也難于承受其經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。僅以
（2）實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)污水的分散處理、就地回用。一方面可以緩解日益嚴(yán)重的地表水污染狀況，另一方面可以節(jié)約淡水資源，緩解供水緊張的局面。隨著點(diǎn)源污染控制的深入，地表水水質(zhì)并沒有得到很大的改善，這主要是由于日益嚴(yán)重的非點(diǎn)源污染引起的。依賴傳統(tǒng)的污水處理廠是難于解決這一問題的，而利用人工生態(tài)綠地系統(tǒng)進(jìn)行分散處理可以從源頭上緩解這一問題。
（3）與周邊景觀和諧，實(shí)現(xiàn)無噪音和臭味，為建設(shè)生態(tài)城鎮(zhèn)打下良好的基礎(chǔ)。
人工生態(tài)綠地在廈門的應(yīng)用前景
隨著水資源緊缺和水環(huán)境污染的加重，城鎮(zhèn)污水資源化越來越受到各國的重視。為了提高城鎮(zhèn)污水的處理率，實(shí)現(xiàn)再生水的回用，人工生態(tài)綠地技術(shù)得到了廣泛應(yīng)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僅為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，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(yán)重破壞了城市的環(huán)境。水資源的緊缺和水污染問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。
廈門綠地率達(dá)到30%以上，人均占有綠地面積達(dá)到
人工生態(tài)綠地系統(tǒng)建設(shè)前后比較表
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項(xiàng)目 |
建設(shè)前 |
建設(shè)后 |
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處理方式 |
未處理 |
人工生態(tài)綠地系統(tǒng) |
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水質(zhì) |
一般未達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918－2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn) |
達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918－2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn) |
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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(zhèn)污水量的不斷增加，采用經(jīng)濟(jì)、高效的生態(tài)處理技術(shù)已成為現(xiàn)實(shí)所需。人工生態(tài)綠地以其投資低、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)適合在中小城鎮(zhèn)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(yùn)行過程中防堵技術(shù)以及如何提高系統(tǒng)的反消化能力，提高有機(jī)物與氨氮去除率的研究將成為今后的主要研究方向。
