人工濕地處理垃圾滲濾液-畢業(yè)論文

1、<p>　　人工濕地處理垃圾滲濾液</p><p>　　摘要:介紹了人工濕地的組成和類型,人工濕地去除滲濾液中有機(jī)物、氮、磷和重金屬的機(jī)制。人工濕地是一種很有前途的廢水處理方法, 具有對(duì)污染物的去除能力強(qiáng)、基建和運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理方便、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)人工濕地系統(tǒng)在垃圾滲濾液處理中的表現(xiàn)進(jìn)行了分析, 結(jié)果表明, 其對(duì)有機(jī)物、氮磷和金屬元素均具有較高的去除率。分析了影響人工濕地處理滲濾液效率的

2、因子，根據(jù)國(guó)內(nèi)外成功的工程實(shí)例，分析了人工濕地處理垃圾滲濾液的變化適應(yīng)能力、對(duì)老化滲濾液處理效果、處理費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)方面的優(yōu)勢(shì),展示了該處理技術(shù)廣泛的應(yīng)用前景,對(duì)以后的研究進(jìn)行了展望。</p><p>　　關(guān)鍵詞：人工濕地；垃圾滲濾液；濕地植物</p><p>　　Discussion on Waste Leachate Treatment with Constructed Wetlan

3、ds</p><p>　　WANG Xue-bai</p><p>　　Abstract:This article introduced the composition and type of the artificial wetland,elimination mechanism of organic matter,nitrogen,phosphorus and heavy metal

4、within the infiltration fluid in artificial wetland.Constructed wetland system is one kind of very promising treatment technology with the advantages of strong clear ability, relatively low cost,simple operation and good

5、 resistance to shock loading. The performance of constructed wet land in leachate treatment is analyzed.The results show</p><p>　　Key word: constructed wetland; landfill leachate; wetland plant</p>&l

6、t;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　前言3</b></p><p>　　1 人工濕地的組成與分類3</p><p>　　1.1 人工濕地的組成3</p><p>　　

7、1.2 人工濕地的分類3</p><p>　　1.2.1 表面流濕地（Surface Flow Wetlands，SFW）3</p><p>　　1.2.2 潛流濕地（Subsurface Flow Wetlands，SSFW）3</p><p>　　1.2.3 復(fù)合人工濕地4</p><p>　　2 垃圾滲濾液的水質(zhì)特性4<

8、/p><p>　　3 人工濕地處理垃圾滲濾液的機(jī)理4</p><p>　　3.1人工濕地基質(zhì)脫氮機(jī)理4</p><p>　　3.2 人工濕地基質(zhì)除磷機(jī)理4</p><p>　　3.2.1 物理去除5</p><p>　　3.2.2 化學(xué)沉淀去除5</p><p>　　3.3 人工濕地對(duì)有機(jī)

9、物和SS的去除機(jī)理5</p><p>　　3.4 人工濕地對(duì)重金屬的去除機(jī)理5</p><p>　　3.4.1 人工濕地基質(zhì)強(qiáng)化重金屬去除使其轉(zhuǎn)化為難遷移轉(zhuǎn)化的形態(tài)5</p><p>　　3.4.2 微生物對(duì)重金屬的去除5</p><p>　　3.4.3 人工濕地植物對(duì)重金屬的去除6</p><p>　　4

10、人工濕地處理垃圾滲濾液的優(yōu)勢(shì)6</p><p>　　4.1 對(duì)滲濾液的變化性適應(yīng)能力強(qiáng)6</p><p>　　4.2 對(duì)“老化”滲濾液處理效果好6</p><p>　　4.3 處理費(fèi)用低6</p><p>　　4.4 具有生態(tài)效益6</p><p>　　4.5 具有經(jīng)濟(jì)效益7</p><

11、p>　　5 影響人工濕地處理的因素7</p><p>　　5.1 基質(zhì)類型7</p><p>　　5.2 植物種類7</p><p>　　5.3 有機(jī)負(fù)荷7</p><p>　　5.4 水力停留時(shí)間8</p><p>　　5.5 水流方式8</p><p>　　6 人工濕地處理

12、滲濾液工程實(shí)例8</p><p><b>　　7 結(jié)論8</b></p><p><b>　　謝 辭10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：11</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>

13、;　　人工濕地是通過(guò)模擬自然濕地而人為設(shè)計(jì)和建造的具有可控性和工程化特點(diǎn)，以基質(zhì)、植物及微生物協(xié)同通過(guò)物理、化學(xué)和生物作用進(jìn)行污水處理的自然生態(tài)系統(tǒng)。由于垃圾滲濾液污染物的成分復(fù)雜、含量高、變異大、可生化性差等特點(diǎn),處理十分困難。人工濕地以其處理效果好、建設(shè)和運(yùn)行成本低、易于維護(hù)和管理的特點(diǎn),在滲濾液處理技術(shù)中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),發(fā)展前景看好。本文對(duì)利用人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行垃圾滲濾液處理的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。</p><

14、p>　　1 人工濕地的組成與分類</p><p>　　1.1 人工濕地的組成</p><p>　　人工濕地是一種人工建造和管理控制的與沼澤地類似的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，它是模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng)，它是一種由人工建造和監(jiān)督控制的、類似沼澤地的地面，利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。建造人工濕地的目

15、的是建造濕地生物的棲息地、食物與纖維物質(zhì)生產(chǎn)地及廢水處理設(shè)施。人工濕地主要由四部分組成如圖1所示[1]：①具有各種透水性的基質(zhì),如土壤、砂、礫石等?；|(zhì)具有支持植物、保持濕地系統(tǒng)中的生命和非生命物質(zhì),為微生物生長(zhǎng)、固體物的沉積提供了較大的表面積。②濕地植物。它們適于在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長(zhǎng),如蘆葦、香根草等具有供氧，降低水流的速率，協(xié)助水的傳導(dǎo)、養(yǎng)分的吸收和有機(jī)物的分泌等作用。③水。即在基質(zhì)表面下或上流動(dòng)的水。人工濕地水面的高低影響著系

16、統(tǒng)中的生化反應(yīng)環(huán)境，決定著反應(yīng)的產(chǎn)物，影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)功能。④活的生物體。濕地中有許多大型和微型的生物體,在濕地系統(tǒng)中處理廢水起關(guān)鍵作用的是微型生命系統(tǒng)，如細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　1.2 人工濕地的分類</p><p>　　1.2.1 表面流濕地（Surface Flow Wetl

17、ands，SFW） </p><p>　　污水在濕地表面漫流，形成一層地表水流并從地表流出。它與自然濕地最為接近，絕大部分有機(jī)物的去除是由長(zhǎng)在植物水下莖、桿上的生物膜來(lái)完成[2]。表面流人工濕地最接近天然濕地系統(tǒng)，對(duì)各污染物的去除率都較好，對(duì)COD的去除率一般在90%左右，對(duì)N、P的去除率分別達(dá)到70%、90%，而且處理結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定。[5]</p><p>　　1.2.2 潛流濕地（Sub

18、surface Flow Wetlands，SSFW）</p><p>　　污水經(jīng)配水系統(tǒng)在濕地一端均勻進(jìn)入填料床植物根區(qū)，在濕地床內(nèi)部流動(dòng)，凈化出水由濕地末端集水管收集后排出[3-4]。潛流型人工濕地是研究最多、應(yīng)用最廣、發(fā)展最成熟的人工濕地。它具有良好的處理效果，運(yùn)行穩(wěn)定，投資及運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　1.2.3 復(fù)合人工濕地</p><p>　

19、　是將不同水流方式的人工濕地進(jìn)行改造結(jié)合用來(lái)處理污水的方式。復(fù)合人工濕地投資低、運(yùn)行費(fèi)用省、維護(hù)簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好[5]。</p><p>　　2 垃圾滲濾液的水質(zhì)特性</p><p>　　垃圾滲濾液的水質(zhì)特性有如下幾個(gè)方面[6]：(1)成分復(fù)雜。根據(jù)城市垃圾滲濾液的典型污染物組成及濃度變化情況，發(fā)現(xiàn)垃圾滲濾液的水質(zhì)十分復(fù)雜。(2)有機(jī)污染物和NH4+-N含量高。經(jīng)測(cè)定,垃圾滲濾液中有93種

20、有機(jī)化合物,其中22種被我國(guó)和美國(guó)EPA列入環(huán)境優(yōu)先控制污染物的黑名單。高濃度的NH4+-N是“中老年”填埋場(chǎng)滲濾液的重要水質(zhì)特征之一,也是導(dǎo)致其處理難度較大的一個(gè)重要因子。(3)重金屬含量大,色度高且惡臭。滲濾液含多種重金屬離子,當(dāng)工業(yè)垃圾和生活垃圾混埋時(shí),重金屬離子的溶出量往往更高。滲濾液的色度可高達(dá)2000-4000倍,并伴有極重的腐敗臭味。(4)微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失衡。垃圾滲濾液中有機(jī)物和氨氮含量極高,但含磷量一般較低。<

21、/p><p>　　3 人工濕地處理垃圾滲濾液的機(jī)理</p><p>　　3.1人工濕地基質(zhì)脫氮機(jī)理</p><p>　　人工濕地氮主要通過(guò)微生物的氨化、硝化與反硝化作用,植物的吸收和揮發(fā)作用,基質(zhì)的吸附、過(guò)濾、沉淀等途徑去除。不同類型的人工濕地對(duì)垃圾滲濾液中氮的去除效率相差較大。</p><p>　　經(jīng)過(guò)微生物的氨化、硝化和反硝化過(guò)程最終變成氣態(tài)

22、氮從濕地中去除是氮的主要去除途徑。其基本條件是存在大量的氨化菌、硝化菌、反硝化菌和適當(dāng)?shù)臐竦赝寥拉h(huán)境條件。氮在濕地系統(tǒng)中經(jīng)歷了復(fù)雜的有機(jī)和無(wú)機(jī)形式的轉(zhuǎn)化，它在垃圾滲濾液中以4種形態(tài)存在，有機(jī)氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮。這幾種氮素在人工濕地中會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化,廢水中的有機(jī)氮經(jīng)氨化作用礦化為氨氮,在好氧條件下氨氮經(jīng)亞硝化、硝化作用分別轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2--N和NO3--N,它們?cè)谌毖鹾陀袡C(jī)碳源的條件下經(jīng)反硝化作用被還原為N2釋放到大氣中。有研究表明,

23、人工濕地進(jìn)水氮的主要形態(tài)為硝酸鹽氮時(shí),硝酸鹽氮在人工濕地內(nèi)的主要去除途徑為直接反硝化過(guò)程,進(jìn)水氮的主要形態(tài)為氨氮時(shí),氨氮在人工濕地內(nèi)主要去除途徑為植物吸收、吸附和硝化、氨化過(guò)程；同時(shí)污水中的無(wú)機(jī)氮可作為植物生長(zhǎng)過(guò)程中不可缺少的物質(zhì)而直接被植物攝取,并合成植物蛋白質(zhì)等有機(jī)氮,通過(guò)植物的收割可使之從污水和濕地系統(tǒng)中去除，但這一部分僅占總氮量的8%-16%，因而不是主要的脫氮過(guò)程[7]。另外,人工濕地中的填料也可通過(guò)一些物理和化學(xué)的途徑如吸收

24、、吸附、過(guò)濾、離子交換等去除一部分污水中的氮。</p><p>　　3.2 人工濕地基質(zhì)除磷機(jī)理</p><p>　　人工濕地除磷機(jī)理主要是基質(zhì)的吸附、化學(xué)作用、植物和藻類吸收、與有機(jī)物結(jié)合、微生物同化等,其中基質(zhì)對(duì)磷的吸附被認(rèn)為是最有效的機(jī)制[8]。濕地基質(zhì)往往被認(rèn)為是磷的最終沉淀池。人工濕地中的基質(zhì)又稱填料、濾料,一般由土壤、細(xì)沙、粗沙、灰渣等構(gòu)成,基質(zhì)在為生物和微生物提供生長(zhǎng)介質(zhì)的同

25、時(shí),通過(guò)沉淀、吸附和過(guò)濾等作用直接去除污染物[9-10]?；|(zhì)除磷的機(jī)理可分為物理去除和化學(xué)沉淀去除。</p><p>　　3.2.1 物理去除</p><p>　　基質(zhì)物理除磷主要是指濕地系統(tǒng)中吸附在懸浮固體顆粒物上的磷通過(guò)沉積、截留等作用隨懸浮固體顆粒物存儲(chǔ)于濕地內(nèi)部的過(guò)程。沉積物-枯枝落葉是天然濕地的主要(95%以上)儲(chǔ)磷場(chǎng)所[9],有機(jī)質(zhì)在基質(zhì)中的積累是人工濕地去除磷的另一機(jī)制,在

26、大多數(shù)濕地中,有機(jī)質(zhì)的一部分分解速率較為緩慢,以至于包含在有機(jī)質(zhì)中的磷隨著有機(jī)質(zhì)而積累,由此形成了濕地重要的物理“去除”過(guò)程。有的研究[9]還表明濕地底層中累積、腐敗的植物殘?bào)w仍具有吸附結(jié)合和促進(jìn)共沉淀含磷化合物的作用,可以給人工濕地系統(tǒng)帶來(lái)新的磷吸附能力。</p><p>　　3.2.2 化學(xué)沉淀去除</p><p>　　基質(zhì)的化學(xué)除磷指濕地系統(tǒng)中的磷通過(guò)吸附、沉淀作用使污水中的磷固定于

27、濕地內(nèi)的過(guò)程。一般認(rèn)為人工濕地系統(tǒng)對(duì)磷的去除途徑主要是基質(zhì)的吸附沉淀作用,研究發(fā)現(xiàn)人工濕地系統(tǒng)中7%-87%的磷是通過(guò)基質(zhì)吸附沉淀作用而被去除的。</p><p>　　3.3 人工濕地對(duì)有機(jī)物和SS的去除機(jī)理</p><p>　　人工濕地具有較強(qiáng)的有機(jī)物去除能力，一方面，廢水中的不溶性有機(jī)物通過(guò)濕地床中填料的截留作用而被去除，并可為部分兼性或厭氧微生物所利用；另一方面，廢水中的溶解性污染物

28、則通過(guò)植物根系及填料表面生物膜的吸附，吸收及生物代謝作用而被降解去除，即濕地床的有機(jī)物去除是物理的截留沉淀和生物的吸收降解作用的結(jié)果。對(duì)于SS的去除，在SFW型濕地中,平整的基質(zhì)層底面及其適宜的水力坡度,使進(jìn)入濕地的污水不發(fā)生地表漫流,而使污水全部流經(jīng)基質(zhì)層,這對(duì)提高懸浮物的去除效率至關(guān)重要。在SSFW型濕地中,水流沿地表面均勻和緩慢的流動(dòng)使懸浮物沉降,也是其去除機(jī)理之一；濕地中的物理、化學(xué)和生物吸附作用都能夠去除細(xì)小的懸浮物。國(guó)內(nèi)有關(guān)

29、對(duì)城市污水的研究表明[11]，廢水中的不溶性BOD5(約占廢水總BOD5的50%)和COD可在進(jìn)水的5m內(nèi)通過(guò)截留和沉淀作用而被快速去除，而SS則可在進(jìn)水的10m內(nèi)去除90%左右；此外,在進(jìn)水濃度不高的情況下，濕地系統(tǒng)對(duì)BOD5和COD的去除率分別可達(dá)85-95%和80%以上，處理出水中的BOD5濃度可在10mg/L左右。</p><p>　　3.4 人工濕地對(duì)重金屬的去除機(jī)理</p><p&

30、gt;　　人工濕地去除重金屬的機(jī)理包括物理沉淀、過(guò)濾、化學(xué)沉淀、吸附、微生物交互作用以及植物的吸收。植物的吸收和生物富集作用、填料的吸附沉淀作用和金屬離子與S2-形成硫化物沉淀是人工濕地去除重金屬的主要方式[12]。</p><p>　　3.4.1 人工濕地基質(zhì)強(qiáng)化重金屬去除使其轉(zhuǎn)化為難遷移轉(zhuǎn)化的形態(tài)</p><p>　　人工濕地基質(zhì)對(duì)重金屬的容滯過(guò)程包括重金屬和礦物及基質(zhì)中的腐殖酸陽(yáng)離子

31、交換，有機(jī)物絡(luò)合和沉淀為氧化物，碳酸鹽及硫化物。其中轉(zhuǎn)化為硫化物在表面流人工濕地處理高硫酸鹽廢水是一個(gè)主要的去除重金屬的方式，因?yàn)樵诨|(zhì)中的厭氧環(huán)境下，微生物將硫酸鹽轉(zhuǎn)化為S2-從而使得金屬沉淀為硫化物。金屬硫化物（如PbS）在環(huán)境中一般比較穩(wěn)定，具有惰性。</p><p>　　3.4.2 微生物對(duì)重金屬的去除</p><p>　　微生物也可去除部分的重金屬,其機(jī)理主要有3方面：（1）有些

32、微生物為了生存,會(huì)從外界吸收或吸附所需的重金屬離子到細(xì)胞內(nèi)；有些細(xì)菌在生長(zhǎng)過(guò)程中釋放蛋白質(zhì),能使溶液中的可溶性重金屬轉(zhuǎn)化為沉淀；（2）微生物在重金屬?gòu)U水處理中能起到催化作用,研究發(fā)現(xiàn)植物根區(qū)好氧微生物的活動(dòng)加強(qiáng)了濕地對(duì)重金屬的吸附和富集作用；（3）微生物能將可溶性離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物而被去除,在厭氧條件下,利用硫酸鹽還原菌將硫酸鹽還原成H2S,廢水中的重金屬便可以和H2S反應(yīng)生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除。</p>

33、<p>　　3.4.3 人工濕地植物對(duì)重金屬的去除</p><p>　　人工濕地中植物對(duì)重金屬的去除作用主要是調(diào)節(jié)痕量金屬在固相和液相中的分布。植物對(duì)重金屬的去除作用分為植物表面的快速吸附和生物質(zhì)中緩慢的沉積和遷移兩個(gè)過(guò)程[13]。濕地植物從大氣中吸收O2并傳到根部，濕地植物的根部能夠在濕地一定深度區(qū)域形成有氧區(qū)域，其中一部分O2擴(kuò)散至已沉淀的硫化物中，使其重新氧化，從而使金屬釋放至液體中。而且濕地

34、植物能夠減緩水流的速度，使污染物顆粒的停留時(shí)間增長(zhǎng)；另一方面，植物釋放出的有機(jī)碳傳至金屬沉淀物表面使其變成還原狀態(tài)。因此，種植濕地植物的結(jié)果是加強(qiáng)了硫的循環(huán)和金屬在氧化態(tài)和還原態(tài)間的轉(zhuǎn)化。</p><p>　　4 人工濕地處理垃圾滲濾液的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　4.1 對(duì)滲濾液的變化性適應(yīng)能力強(qiáng)</p><p>　　垃圾滲濾液的水質(zhì)復(fù)雜,污染物種類繁多,BOD5

35、和COD 的濃度以及氨氮的含量都很高。不僅如此, 滲濾液的組成成分和流量每天還都在變化,這種變化受填埋年限、區(qū)域氣候條件和填埋垃圾性質(zhì)(包括填埋深度和可滲透性)的影響。通過(guò)調(diào)整傳統(tǒng)處理設(shè)施的運(yùn)行條件來(lái)適應(yīng)滲濾液這些變化的方法經(jīng)證明價(jià)格是非常昂貴的,而且隨著垃圾填埋年限的增長(zhǎng), 滲濾液的產(chǎn)生量將越來(lái)越少, 這種方法就顯得更加不經(jīng)濟(jì)。相比之下,由于人工濕地對(duì)滲濾液水質(zhì)水量變化的適應(yīng)能力強(qiáng), 且運(yùn)行和維護(hù)成本低,就非常適合處理這種特殊類型的廢

36、水[14]。</p><p>　　4.2 對(duì)“老化”滲濾液處理效果好</p><p>　　人工濕地處理系統(tǒng)的土建施工簡(jiǎn)單且耗能低,該系統(tǒng)去掉了機(jī)械處理中二次沉淀池,用植物輸氧替代填埋場(chǎng)隨著填埋時(shí)間的增長(zhǎng), 滲濾液的可生化性降低,在填埋后期, 當(dāng)可生化性降為BOD5/COD 值小于 0.1時(shí)的滲濾液俗稱為“老化”滲濾液。對(duì)于這種“老化”滲濾液, 采用好氧、厭氧等生物處理方法已基本無(wú)效, 必須

37、采用以物化為主的深度處理技術(shù)進(jìn)行處理, 諸如臭氧氧化技術(shù)、膜技術(shù)等。但深度處理技術(shù)投資和運(yùn)行費(fèi)用都很高, 處理產(chǎn)生量很少的“老化”滲濾液是很不經(jīng)濟(jì)的。人工濕地在處理可生化性差的滲濾液方面具有很好的效果[14]。</p><p><b>　　4.3 處理費(fèi)用低</b></p><p>　　曝氣機(jī), 因而耗能低、投資省。據(jù)國(guó)外數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),人工濕地系統(tǒng)的投資和運(yùn)行費(fèi)僅為傳統(tǒng)二

38、級(jí)污水處理廠的 1/10-1/2。</p><p>　　4.4 具有生態(tài)效益</p><p>　　人工濕地作為完整的生態(tài)系統(tǒng),具有自穩(wěn)性和整體性。作為一個(gè)整體系統(tǒng),人工濕地具有自我調(diào)節(jié)的能力,能對(duì)自身微環(huán)境的變化進(jìn)行調(diào)節(jié),在一定程度上抵抗外界環(huán)境的變化,對(duì)進(jìn)水負(fù)荷的變化也具有一定的適應(yīng)能力。與其它處理工藝相比,適應(yīng)范圍較為廣泛,這種“綠色處理工藝”具有更強(qiáng)的抗逆性和穩(wěn)定性。隨著對(duì)人工濕地研

39、究的不斷深入,很多國(guó)家開(kāi)始將人工濕地處理技術(shù)與園林設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃相結(jié)合起來(lái),將美學(xué)概念引入到環(huán)境工程中來(lái),如在垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行期間或封場(chǎng)后與生態(tài)公園的建設(shè)相結(jié)合起來(lái)。這種作法不僅成功達(dá)到了治污的目的,還實(shí)現(xiàn)了美化環(huán)境的作用,使治污和美化城市人居環(huán)境融為一體,取得了不錯(cuò)的社會(huì)效益和環(huán)境效益。美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)都有環(huán)境工程與園林設(shè)計(jì)相結(jié)合的成功范例。所以,對(duì)人工濕地進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì),使其與城市園林緊密結(jié)合起來(lái),不但豐富了城市

40、景觀,改善了環(huán)境條件,而且極大地發(fā)揮了人工濕地的生態(tài)優(yōu)勢(shì)。同時(shí),將人工濕地與生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)相結(jié)合,可提高人工濕地在滲濾液處理中的經(jīng)濟(jì)效益[1]。</p><p>　　4.5 具有經(jīng)濟(jì)效益</p><p>　　與傳統(tǒng)的處理工藝相比,利用人工濕地處理垃圾滲濾液可以顯著減少工程建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)用,經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)十分明顯。我國(guó)采用傳統(tǒng)處理工藝對(duì)滲濾液進(jìn)行處理達(dá)到國(guó)家排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),處理費(fèi)用在50-100元

41、/噸以上,而利用人工濕地對(duì)滲濾液進(jìn)行處理,其工程投資比普通污水處理系統(tǒng)節(jié)省40%-50%。由于耗能低,運(yùn)行費(fèi)用僅為后者的10%-30%[15],比活性污泥法、AB法、氧化溝法的運(yùn)行費(fèi)用低500-600萬(wàn)元/年[16]。此外,利用人工濕地處理廢水還可將人工濕地的設(shè)計(jì)與周圍的環(huán)境相結(jié)合,在垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)之后將此地作為公園利用,既節(jié)約了后續(xù)處理費(fèi)用,又提高了人工濕地的利用效率,其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)更加突出[17]。在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)、工業(yè)污染不嚴(yán)重、土地資源

42、較豐富的地區(qū),采用人工濕地能達(dá)到“三效益”并舉的目的。</p><p>　　5 影響人工濕地處理的因素</p><p><b>　　5.1 基質(zhì)類型</b></p><p>　　人工濕地中的基質(zhì)又稱填料、濾料 ,一般由土壤、細(xì)沙、粗砂、礫石、碎瓦片或灰渣等構(gòu)成?；|(zhì)在為植物和微生物提供生長(zhǎng)介質(zhì)的同時(shí),通過(guò)沉淀、過(guò)濾和吸附等作用可直接去除污染物

43、,通?；|(zhì)層厚度在 0.6-1 m。對(duì)基質(zhì)的要求是具有一定的透水性。William E1Sanford[18]分別用3種不同粒徑的石子: 2-4 cm的粗石子、0.5 cm左右的細(xì)石子、2種粒徑混合的石子 ,為基質(zhì)填鋪潛流式人工濕地 ,經(jīng)過(guò) 26個(gè)月的水力傳導(dǎo)率和水流流動(dòng)狀況監(jiān)測(cè) ,發(fā)現(xiàn)混合石子填料的池子出現(xiàn)基質(zhì)“抱團(tuán) (clogging)”現(xiàn)象 ,水流基本上沒(méi)有從基質(zhì)中流過(guò) ,只是從表面流過(guò) ,滲濾液去除效果不好；而分別以粗石子和細(xì)石

44、子為填料的2塊濕地的水力傳導(dǎo)率比較穩(wěn)定,其中以細(xì)石子為填料的濕地流動(dòng)狀態(tài)最好,水力傳導(dǎo)率最高,對(duì)污染物處理效率也最高。</p><p><b>　　5.2 植物種類</b></p><p>　　植物是微生物的“載體”,為微生物提供“居住場(chǎng)所”；它的根系具有穩(wěn)定土壤和增加土壤透水性的作用。植物通過(guò)根系吸收水中氮、磷等污染物,從而對(duì)滲濾液進(jìn)行凈化處理。用于滲濾液處理的濕地

45、植物需要對(duì)水質(zhì)有較寬范圍的適應(yīng)性,常用的植物有香蒲、寬葉香蒲、蘆葦、燈心草和慈菇等。但不同的濕地植物對(duì)滲濾液的降解效果是不同的。王麗霞等[19]研究發(fā)現(xiàn)香根草對(duì)高濃度的滲濾液凈化能力好且對(duì)磷有較強(qiáng)的凈化能力,凈化率高達(dá)70%；水花生 (Alternanthera philoxeroides)對(duì)低濃度的滲濾液凈化能力好；水葫蘆 ( Eichhorniacrassipes)在無(wú)論高濃度還是低濃度的滲濾液中都幾乎無(wú)法存活。種植濕地植物時(shí)，應(yīng)根

46、據(jù)處理區(qū)域的前后、污水濃度的大小植物不同類型的濕地植物。</p><p><b>　　5.3 有機(jī)負(fù)荷</b></p><p>　　人工濕地所能承載的有機(jī)負(fù)荷率比較低。不同的濕地根據(jù)進(jìn)水的性質(zhì)設(shè)定不同的有機(jī)負(fù)荷率。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)[17]，填埋場(chǎng)人工濕地的有機(jī)負(fù)荷為 0.09 kg COD /m3·d,進(jìn)水COD為1800 mg/L,出水COD為 110 mg/

47、L；填埋場(chǎng)的人工濕地的有機(jī)負(fù)荷為 0.117 kg COD/m3·d, COD去除率可達(dá)90%；而衛(wèi)生填埋場(chǎng)的人工濕地的揮發(fā)性有機(jī)物的負(fù)荷率是0.2kgCOD/m3·d,去除率則可達(dá)97%以上。</p><p>　　5.4 水力停留時(shí)間</p><p>　　滲濾液在濕地中的水力停留時(shí)間一般比較長(zhǎng),這主要取決于污染成分的降解速率。苯、甲苯和萘等揮發(fā)性有機(jī)物的停留時(shí)間為 4

48、-8 d；苯酚、四氫呋喃和甲醇等不易揮發(fā)的有機(jī)物的停留時(shí)間在 1-2 d；鐵和鎂等重金屬的停留時(shí)間在1-10 d；氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除是這些污染物里面降解需要時(shí)間最長(zhǎng)的一類,大約在 14 d左右[19]。實(shí)際設(shè)計(jì)的停留時(shí)間依據(jù)這些污染物的停留時(shí)間而定。</p><p><b>　　5.5 水流方式</b></p><p>　　潛流濕地比表面流濕地可承受較大的水力負(fù)荷

49、和污染負(fù)荷,對(duì)BOD5、CODCr、SS和重金屬等污染指標(biāo)的去除效果好 ,適用于大流量的滲濾液的處理。垂直流濕地的硝化能力高于潛流濕地 ,可用于處理氨氮含量較高的滲濾液 。除此之外 ,影響濕地處理效果的因素還有濕地的長(zhǎng)寬比、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和溫度等。</p><p>　　6 人工濕地處理滲濾液工程實(shí)例</p><p>　　上海市固體廢棄物老港填埋場(chǎng)位于上海市南匯區(qū)，是目前國(guó)內(nèi)最大的灘涂型城市

50、生活垃圾填埋場(chǎng)。其滲濾液處理的基本工藝為：調(diào)節(jié)池—厭氧池—兼氧池—曝氣池—蘆葦濕地。在三期工程改擴(kuò)建時(shí)建成了以穩(wěn)定塘和蘆葦濕地地表漫流處理系統(tǒng)相結(jié)合的滲濾液處理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)規(guī)模為2 000 m3/d，實(shí)際運(yùn)行量為1 500 m3/d,其經(jīng)過(guò)蘆葦濕地的平均CODCr 的去除率在66%左右,NH3-N的去除率在46%左右[20]。</p><p>　　挪威垃圾滲濾液濕地處理工程[21] 。這個(gè)地區(qū)的氣溫比較低，處理系統(tǒng)

51、建設(shè)在一個(gè)峽谷里。平均流量預(yù)計(jì)為120 t/d。低濃度的滲濾液先進(jìn)入一個(gè)400 m2 的氧化塘處理；第二階段是一個(gè)4 000 m2的氧化塘（有3個(gè)空氣攪拌器），在這個(gè)階段主要是進(jìn)行有機(jī)物和氨氮的氧化以及鐵的轉(zhuǎn)化；第三個(gè)階段是2個(gè)平行的水平潛流濕地，每個(gè)400 m2。過(guò)濾層由水洗礫石，薄層黏（10-20mm的粒徑）,組成濕地種植蘆葦和香蒲，水力停留時(shí)間是5d；第四個(gè)階段是2 000 m2 的表面流濕地,種植水蔥和香蒲，深度 0.1-1.2

52、m。整個(gè)完整的系統(tǒng)除了曝氣裝置，都是固定部件，總平均水力停留時(shí)間是40d。COD總?cè)コ蔬_(dá)66%,BOD5為91%, TN83%，TP88%，F(xiàn)e的去除率為88%，處理效果非常好，處理費(fèi)用也不高。</p><p><b>　　7 結(jié)論</b></p><p>　　垃圾滲濾液的成分復(fù)雜、成分變化大 ,處理難度大?，F(xiàn)有各種處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn) ,但都存在構(gòu)建和運(yùn)行成本高、處

53、理效果不理想的問(wèn)題。人工濕地法具有非常大的植物生物膜 ,大的吸附比表面積、好氧-厭氧界面 ,以及豐富的微生物群落 ,可以有效地去除水中的污染物質(zhì)。它建造費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用低 ,而且適用范圍寬 ,如果種植合適的濕地植物 ,在冬季也能正常運(yùn)行 ,效率更高。設(shè)想如果能在封場(chǎng)后的填埋場(chǎng)上方建立人工濕地系統(tǒng), 不僅降低了濕地的基建費(fèi)用, 而且省去了封場(chǎng)時(shí)的綠地修復(fù), 還有可能促進(jìn)填埋垃圾的降解, 今后可以做一些這方面的研究, 為人工濕地的應(yīng)用開(kāi)辟一條

54、新的途徑。</p><p>　　但是人工濕地方法并不完美,在處理滲濾液時(shí)也存不少缺點(diǎn),如占地面積大;濕地基質(zhì)容易產(chǎn)生飽和、淤積和堵塞；我國(guó)垃圾滲濾液水質(zhì)特殊,用人工濕地進(jìn)行直接處理效果不佳;在設(shè)計(jì)中基質(zhì)搭配、植物種類選擇存在許多困難。此外,選擇濕地類型以獲得最大的處理效率等也有待解決,在今后的研究中應(yīng)多下功夫,使利用人工濕地處理垃圾滲濾液得到廣泛推廣,以解決日益困擾填埋場(chǎng)的垃圾滲濾液污染環(huán)境問(wèn)題。</p&g

55、t;<p>　　國(guó)內(nèi)有些地方進(jìn)行了人工濕地處理污水的有益嘗試。雖然人工濕地占地面積較大,但低的投資、運(yùn)行費(fèi)用和處理成本,非常適合我國(guó)的國(guó)情。我國(guó)中小城鎮(zhèn)眾多,人口密集,資金及技術(shù)有限,發(fā)展大型污水廠有較大的困難,因此人工濕地技術(shù)在我國(guó)有著廣泛的前景。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　本論文的完成，得益于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)老師傳

56、授的知識(shí)，使我有了完成論文所要求的知識(shí)積累，更得益于指導(dǎo)老師劉耘華講師從選題的確定、論文資料的收集、論文框架的確定、論文初稿與定稿中對(duì)字句的斟酌傾注的大量心血，在此表示感謝！</p><p>　　在這里，還要特別感謝大學(xué)四年學(xué)習(xí)期間給我諸多教誨和幫助的科學(xué)技術(shù)學(xué)院的各位老師，你們給予我的指導(dǎo)和教誨我將永遠(yuǎn)記在心里！</p><p>　　感謝和我一起生活四年的舍友，是你們讓我們的宿舍充滿快樂(lè)

57、與溫馨，在論文寫作過(guò)程中給予的無(wú)私幫助和指導(dǎo)，“君子和而不同”，我們正是如此！愿我們以后的人生都可以充實(shí)、多彩與快樂(lè)！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 江韜,趙秀蘭.人工濕地系統(tǒng)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用[J].資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng), 2007,23(3):230-233.</p><p>　　[2] 俞孔堅(jiān)

58、,李迪華,孟亞凡.濕地及其在高科技園區(qū)中的營(yíng)造［J］.中國(guó)園林，2001，10(2):26-28.</p><p>　　[3] 籍國(guó)東，孫鐵珩，李順.人工濕地及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，139(2):224-228.</p><p>　　[4] Verhoeven J TA，Me leman AFM.Wetlands for wastewater treatm

59、ent: opportunities and limitations［J］.Ecol.Eng.1999,12（1～2）:5-12.</p><p>　　[5] 李川，李秋紅.人工濕地污水處理系統(tǒng)研究[J].甘肅水利水電技術(shù),2002,45(2):50-52.</p><p>　　[6] 黃健平,鮑姜伶. 垃圾滲濾液處理技術(shù)[J].電力環(huán)境保護(hù),2008,2(24):12-15.</p

60、><p>　　[7] 尹連慶,谷瑞華.人工濕地去除氨氮機(jī)理及影響因素研究[J].環(huán)境工程,2008,81 (26):151-155.</p><p>　　[8] 劉波,陳玉成,王莉瑋.人工濕地基質(zhì)除磷研究進(jìn)展[J]. 四川環(huán)境,2008,27(6):41-45.</p><p>　　[9] 籍國(guó)東,孫鐵珩,李順.人工濕地及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2

61、002, 13(2):224-228.</p><p>　　[10] Nicola J C.Field studies of enhanced phosphorus removal from constructed wetland effluents [R].Kingston, Ontario, Canada, 2002.</p><p>　　[11] 周益洪，周恭民，梅亞青.人工濕地處理

62、垃圾滲濾液[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2005,13(3):10-13.</p><p>　　[12] 吳長(zhǎng)淋.人工濕地處理含重金屬?gòu)U水的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 化學(xué)工程師,162(3):38-41.</p><p>　　[13] Hedmark A,Scholz M.Review of environmental effects and treat-ment of runoff from st

63、orage and handling of wood[J].Bioresource Technology,2008,99（14）:5997-6009.</p><p>　　[14] 石巖,萬(wàn)新南.人工濕地系統(tǒng)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用[J].水土保持研究, 2005,12(01):138-140.</p><p>　　[15] 顧傳輝.人工濕地處理系統(tǒng)概述[J].中山大學(xué)研究生學(xué)刊（自然科學(xué)

64、版）,2001,22(2): 34-40.</p><p>　　[16] Sherry Jones. Protecting the Waterways / Natural Born Filters; Wetlands Used to Clean Water from Landfill [N]. Star News. Monday. Local/State: 1B, 3B, 2005.</p><

65、;p>　　[17] 顧傳輝.人工濕地處理系統(tǒng)概述[J].中山大學(xué)研究生學(xué)刊(自然科學(xué)版), 2001, 22(2):34-40.</p><p>　　[18] William E. Sanford. Constructed Wetlands for the Treatment of Landfill Leachates Lewis Publishers, Chelsea,1998:33-46.</p&

66、gt;<p>　　[19] 王麗霞,龐云芝,李秀金.垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的人工濕地處理[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與備,2005,6(4):61-65.</p><p>　　[20] 鄧賢山，周恭民，高廷耀.垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的處理方法[J].工業(yè)用水與廢水,2003,34(1):43-46.</p><p>　　[21] T Mahlum.Treatment of landfill