人工濕地處理工藝
工藝路線及工藝流程簡介
人工濕地處理系統(tǒng)是以土壤——微生物——植物組成的生態(tài)系統(tǒng)對廢水中的污染物進行物理的、化學的和生化的凈化過程，使用廢水的水質得到凈化和改善：并通過系統(tǒng)的營養(yǎng)物質、水分的利用，使綠色植物生長繁殖。因此，可被生化的、生化性能好的有機廢水是濕地處理的理想污水。利用污水中水、營養(yǎng)物為目標的土地處理系統(tǒng)，主要有養(yǎng)殖、屠宰、食品加工、生活廢水等，還有垃圾填埋場的滲瀝液、某些工業(yè)廢水如煉油廠的廢水等等，此外，還能處理城市污水處理廠的污泥。廢水中含有豐富的養(yǎng)分，為植物生長提供有機營養(yǎng)物質及水分。水質來決定污水在濕地停留的時間，少的2～3天，多的10～20天。用人工濕地來處理生活污水和工業(yè)有機廢水，效果很好，一般出水的COD能達到30mg/l以下，BOD能達到10mg/l以下，遠遠優(yōu)于國家排放標準，可以達到地面水三級標準。據(jù)了解，發(fā)達國家從20世紀90年代起廣泛采用人工濕地來處理污水。如美國有1萬多座人工濕地污水處理系統(tǒng)，丹麥有800多座。
污水濕地處理系統(tǒng)的組成，通?？煞譃槲鬯念A處理、濕地田、水質水量監(jiān)控三個部分組成。
預處理：污水人工濕地預處理一般包括沉砂池、提升泵、配水井、沉淀池或酸化水解等，其作用是保證后續(xù)工藝的正常運行，即通過預處理，使污水達到植物生長及不造成次污染等水質要求。
濕地田：濕地田一般由一些具有緩坡的長方形單元組合而成。濕地包括訂基層、水層、植物、動物、微生物五個基本部分。
水質水量監(jiān)控：可設監(jiān)控井，定期監(jiān)測水質情況。
污水人工濕地處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)污水處理工藝相比有以下優(yōu)點：
需要的構筑物和設備較少，基建投資和運行費用較低，一般只需常規(guī)處理的1/2-1/5左右。
處理工藝有效可靠，不僅能去除常規(guī)的污染物，而且對營養(yǎng)物質有較高的處理效率。
可間接地產(chǎn)生其它效益，如綠化、收割植物、生物保護等，其濕地效應對環(huán)境影響是任何治理措施不可比擬的。
人工濕地處理的上述優(yōu)點對污水處理系統(tǒng)而言是非常重要的，正因為如此，近20年來受到科技界和工程界的重視并得到迅速發(fā)展。
綜上所述、土地污污水處理是一種高效、經(jīng)濟符合生態(tài)原理的廢水處理利用系統(tǒng)。污水濕地處理系統(tǒng)是一種污水自然處理系統(tǒng)，需要適宜污水處理的場地，土層厚度、地下水埋深、土壤滲透系數(shù)、地形坡度，需要人工構造的濕地。具體工藝流程詳見圖1。
圖1 污水處理工藝流程方框圖
方案的特點
（1）選擇了污水人工濕地處理系統(tǒng)，是利用土壤、植物、微生物等到作用處理污水的一種污水自然處理系統(tǒng)，適合于本地域土地條件和企業(yè)實際狀況的治理方案。
（2）污水投配量、降水量與植物吸收、蒸散、滲濾量大體相等，不外排。把廢水做為資源的再利用。
（3）對污染物有較高的去除率，其中對COD、SS的去除率在98%以上。出水COD約為120mg/l，SS為60 mg/l ，BOD為30 mg/l。
4）污染治理投資低、能耗少、運行管理簡單、運行費用低。
工程總投資：50萬元。
污水處理成本：0.58元/m3
（5）對水力負荷和污染物負荷的波動力具有較強的耐受能力。
（6）人工濕地的建成，除可以收割蘆葦，還提供了野生生物的生存，保護環(huán)境。
污水濕地處理系統(tǒng)對污染物的去除
在污水人工濕地處理系統(tǒng)中，通過物理沉淀、過濾、化學沉淀、吸附、微生物降解和植物吸收等過程，可以去除污水中的有機物、懸浮物、氮、磷、金屬、油脂和病原體等多種物質。
懸浮狀有機物在緩流條件下通過沉淀和過濾作用被很快去除，溶解狀有機物（含膠體狀有機物）主要通過附著生長微生物和懸浮生長微生物的利用而降解去除。污水中的SS主要是靠沉淀作用及植物性碎屑和生物的截留作用去除的。沉積物中的可降解有機物能夠在厭氧條件下逐步分解。
在污水人工濕地處理系統(tǒng)中，有機氮經(jīng)生化分解轉化為氨氮，氨氮則主要能過硝化—反硝化作用及?物吸收得到去除。在好氧區(qū)氨氮被硝化菌氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，在缺氧區(qū)硝酸鹽和亞硝酸鹽又被反硝化菌還原成氮氣而最終去除。磷在濕地中通過吸附、綜合、化學沉淀、植物吸收物理沉淀得到去除。新生沉積層和增生床層對磷的貯存起主要作用。
金屬元素在濕地中的去除機理有化學沉淀、吸附、綜合、過濾、物理沉積、植物吸收和微生物吸附作用。在濕地中，油脂中揮發(fā)性組分經(jīng)蒸發(fā)而散失，其余部分被微生物分解破壞。細菌可因沉淀、紫外線照射、化學反應、自然死亡和浮游生物的捕食而被去除。病菌可被土壤和有機碎片吸附或失活。
污水濕地處理無徑流、無滲漏系統(tǒng)灌溉定額的確定
為了讓廢水通過土壤—植被—大氣系統(tǒng)消耗凈化而不產(chǎn)生下滲和地表徑流污染地下水和地表水，需做好污水土地處理負荷（即灌溉定額）的確定。從選擇的廢水濕地處理場地，即土壤厚度、地下水水位埋深、土壤層滲漏性能、地表坡度及土地利用狀況等幾個方面給予確定，其污水濕地處理場地總的水量平衡關系詳見圖2。
蒸發(fā) 植被蒸騰 降雨
圖2 污水濕地處理場地總的水量平衡關系圖
其無徑流無滲漏的污水土地處理負荷（即灌溉定額）應用下式表示：
Lw=ET+ETa-Pr+Pw
式中；Lw—污水土地處理水力負荷，單位mm或m3/ahm2
ET—蒸發(fā)量，單位mm
ETa—植被蒸騰量，單位mm
Pr—降水量，單位mm
Pw—設計滲透率，單位mm
根據(jù)污水場地水平衡計算結果，塮定本污水土地處理項目的污水水力負荷無徑流無滲漏的灌溉定額按月分配如下，見下表1。
表1 不產(chǎn)生下滲漏和地表徑流灌溉定額月份分配表
月份 季節(jié) | 降水量 （Pr） mm | 蒸發(fā)量（ET） mm | 蘆葦 蒸騰量 （ETa） | 最大污水灌溉定額 | ||
mm/m2 | m3/h | |||||
冬 季 | 十二月 | 3.5 | 18.50 | 15.0 | 10.0 | |
一月 | 2.1 | 18.3 | 16.2 | 1.08 | ||
二月 | 3.2 | 33.1 | 29.2 | 19.93 | ||
春 季 | 三月 | 6.8 | 85.4 | 78.6 | 52.40 | |
四月 | 14.3 | 191.9 | 99.9 | 277.5 | 185.0 | |
五月 | 35.4 | 296.8 | 99.9 | 361.3 | 240.87 | |
夏 季 | 六月 | 71.5 | 243.0 | 99.9 | 271.4 | 180.93 |
七月 | 148.9 | 199.5 | 99.9 | 60.5 | 40.33 | |
八月 | 88.0 | 173.5 | 99.9 | 185.4 | 123.6 | |
秋 季 | 九月 | 45.9 | 143.5 | 99.9 | 197.5 | 131.67 |
十月 | 22.8 | 105.9 | 83.1 | 55.40 | ||
十一月 | 7.6 | 44.8 | 37.2 | 24.80 | ||
為了保證污水一次灌溉污水量不產(chǎn)生向土層的深處滲漏，根據(jù)測得的用于污水土地處理場地的土壤田間持水量為189mm，而土壤天然含水量162mm，兩者間的差值為27mm，也就是說當一次灌水深超過27mm以上時，將會發(fā)生污水向下部土層滲漏運移。因此要控制一次灌水深度。根據(jù)污水土地處理灌溉定額計算結果分析，3—10月份灌溉定額大部分都超過27mm，所以上述月份的污水灌溉次數(shù)至少要分成2—9次，一次灌溉最大水量不能超過18m3/畝，10畝土地一次灌溉量不能超過180m3，而實際每次污水以廠排廢水只有97.2m3/d，因而不會產(chǎn)生超灌滲漏現(xiàn)象。
