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      廢水處理人工濕地的應用前景

      2021-12-14 14:06:27
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      隨著時間的發展,人工濕地處理技術日臻完善與成熟,效率高、成本低的巨大優勢讓人工濕地的應用范圍不斷擴大,最初,人工濕地主要應用于生活污水的深度處理,現在,在各類工業廢水的處理中也有廣泛的應用。自然濕地局限性明顯,難以長期超負荷運行處理高濃度廢水,人工濕地通過人為設計、人工控制,具有強大的生態修復能力,在處理降解污染物方面優勢明顯。

        工業廢水體量大、差異性大,所以處理不同類型工業廢水,就需要考慮不同廢水的特性。雖然人工濕地可以在基質選擇、結構設計等方面進行優化調整,但對于一些特定污染物去除機理的研究并不夠透徹。這些限制條件也影響了其在相關領域的發展。

        1、工業廢水的來源及特征

        隨著工業產業多樣化,工業廢水呈現出多樣化,主要來源有化學工業、醫藥行業、金屬冶煉行業、皮革工業、紡織及石油工業等領域,各行各業排出的廢水成分各異,因此,工業廢水的處理在技術上沒有千篇一律的簡單途徑。廢水中所含的細菌、重金屬及其他難降解有機物給廢水處理帶來不少困擾。具體見表1:

      1.jpg

        由表1可知,每個行業產生的廢水具有不同的特點,后期處理過程需要妥善安排,有些可以混合處理,有些則必須單獨進行處理。污水處理難度隨污水性質不同而不盡相同。

        2、人工濕地對不同工業廢水的處理效果

        隨著國內外研究人員對人工濕地處理工業廢水的機理和結構進行不斷研究改進,通過實驗室試驗和自然環境下中試及大型工程實例等研究人工濕地對不同工業廢水的處理成效。

        2.1 造紙印刷業廢水

        在造紙印刷行業,其廢水產量大,COD、BOD含量高,懸浮物濃度高,除此之外,經常伴有甲醇等揮發性有機物。KadlecRH等研究發現,人工濕地對揮發性物質有較好的去除效果,其BOD5去除率接近80%,氨氮去除率高達95%。

        2.2 化工行業廢水

        化工行業排出的廢水成分極其復雜,符合一定條件的廢水可利用人工濕地進行降解處理。HaberlR等研究發現,對于難降解有機物濃度不高的廢水,人工濕地的出力效果極佳??刂扑νA魰r間2.4cm/d時,對苯胺和三硝基苯的去除率高達99%,硝基苯去除率也達到98%,去除效果明顯。

        2.3 紡織業廢水

        色度高,是紡織業廢水的一大特性,同時,pH波動大,最低可達2左右,最高可達12。并且染料種類多樣,化學性質復雜,具有一定的毒性。KNIGHT,R.L等發現人工濕地對懸浮物(SS)的去除率高達88%,色度去除率高達90%,經過人工濕地處理,水質中BOD5、COD等指標明顯下降,水質提升較快。

        2.4 糖類、酒精、飲料制造業廢水

        生活中酒因釀造工藝不同分為白酒、啤酒、葡萄酒三大類、因工藝的不同,產生的廢水具有不同的性質,總體而言,有機物含量高,發酵過程導致pH較低。國外在相關廢水的處理中有廣泛研究。BilloreSK等研究發現,控制水力停留時間在3h左右,人工濕地對糖類、酒精、飲料制造業廢水中氨氮的去除率可達到90%以上,對廢水中BOD5的去除率也高達95%以上。

        2.5 鋼鐵工業廢水

        鋼鐵工業,其行業的特殊性導致產生的廢水含有重金屬,一般先采用物理化學方法進行一級處理,再利用人工濕地深度處理達到降低重金屬濃度的目的。而且較低濃度的進水可以有效避免整個系統受到破壞。HuangXF等在利用人工濕地去除鐵錳的研究中發現,水力負荷取1.8cm/d、濕地面積為91m2時,人工濕地對Fe的去除率高達94%,Mn的去除率達到了81%,氨氮和COD的去除率也達到了77%。人工濕地可以有效去除廢水中的重金屬離子。

        2.6 馬鈴薯生產廢水

        馬鈴薯汁水是利用馬鈴薯生產淀粉階段的副產物,其中大約30%的成分屬于蛋白質,中國西部地區是馬鈴薯生產重要地區。國外對馬鈴薯廢水的回收一般采用絮凝法,但其產物外觀顏色深沉,口感不好,最終用作飼料的制備。利用人工濕地系統處理馬鈴薯廢水這種有機物含量高的廢水,廢水中有機物經過生物吸收和微生物降解去除,研究發現,人工濕地對馬鈴薯廢水中有機物的去除效率可達85%以上。

        3、人工濕地處理廢水的發展趨勢

        人工濕地特點鮮明,在處理廢水方面具有極大優勢,結合自身的特點,該技術發展趨勢可以概括為以下幾方面。

        3.1 濕地植物和填料的優化與篩選

        填料基質的選擇,直接決定了人工濕地在處理廢水能力的大小,特別對一些含有高濃度金屬離子和高含鹽量的廢水處理,篩選具有高金屬富集性能、強度高、比表面積適宜的填料尤為重要,不但強化了反應強度和生物富集量,對污染物的吸附和降解效果也更為有效。

        3.2 符合復合濕地的研發應用

        所謂復合,主要體現在發揮人工濕地對污染物凈化功能的同時實現與傳統處理工藝的結合。將已經發展成熟的人工濕地形式進行不同形式的組合,在最大化處理廢水的同時,還可以展現濕地景觀美化環境。與傳統生化處理的結合,可以優化進水復合,減小占地面積,增加處理量,讓人工濕地在工業廢水處理上發揮更好的作用。

        3.3 強化濕地生物技術研究

        廢水來源廣泛,所包含物質多樣,針對某些難降解的物質,開發出專一性的生物群體,引入人工濕地降解系統進行廢水處理,可以大大提高人工濕地在廢水處理中的應用范圍。

        3.4 完善濕地理論機制

        人工濕地雖然已經有了長足發展,但有些有毒有害物質的去除機理依然不夠完善,導致部分廢水處理效率低下。因此,濕地系統理論機理的完善和相應數學模型的建立,是人工濕地進一步發展的關鍵,只有完善相關的理論研究,才能為人工濕地處理廢水提供科學的依據。

        3.5 運行維護方面的改善

        濕地對廢水的處理能力因規模不同具而不同,且濕地的凈化能力和其發育息息相關,同時自身產生的廢棄物若沒有相應的處理,會大大降低濕地的處理能力和效率。因此,建立一套完善的運行維護制度對于人工濕地可持續運行至關重要。不但可以增加濕地處理效率,還可以節省部分經濟投入。

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