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摘要:隨著現代工業發展的步伐加快,一些工業殘留物和廢水的排放成為了現代人們關注的焦點,而人工濕地的出現打破了這一僵局,為工業排放的廢水提供了全新的途徑,這在一定程度上減少了環境污染現象的發生。本文就人工濕地以及其在工業廢水處理中的應用進行詳細的分析,并針對此提出相應的措施。
關鍵詞:人工濕地;工業廢水;應用
人工濕地的出現標志著一種新興的工業廢水處理技術應運而生,它在一定程度上實現了工業廢水經過過濾、吸附以及離子交換等復雜過程后的凈化作用,并通過營養物質以及水分的循環,使綠色植物快速生長,并達到增產的最終目標,使廢水得到二次利用。
1人工濕地的分類以及其獨特的優點和缺點
濕地,是由水、處于飽和狀態下的基質以及水生物共同組成的一種生態系統,其自身具備的活性和生產能力都很強,而人工濕地則是由人工建造的、和濕地活性一樣高的沼澤地。國內外的濕地分類方式形形色色,如果按工程設計和水體流體來劃分,通常情況下,可以分為水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地以及自由表面流人工濕地,不同的人工濕地去除不同污染物效果也不同,有利有弊。就前者而言,因為其內部的污水是從一端水平流向填料床的,它的構成是由一個或多個內部充滿基質的填料床組成,為了防止其對地下水的污染,所以在床底設置一層防滲層,其污染的負荷量較大,用于去除重金屬的污染物效果會更好,也可以有效地防治蚊蠅,它也被許多發達國家廣泛的使用。但是其在控制方面相對比較復雜。污水在從濕地表面流向填料床底部的過程中,床內部的基質狀態是不飽和的,所以氧氣能夠順利進入人工濕地系統是通過兩個渠道,即植物傳輸和大氣擴散,就濕地的消化能力而言,垂直潛流人工濕地較水平潛流濕地在處理污染源中氨氮含量較高的情況時略勝一籌,但是其去除有機物污染的效果沒有水平潛流人工濕地明顯。自由表面流人工濕地和自然濕地相似,都是濕地表面作為廢水的主要途徑,然而,因為自由表面流人工濕地是由專業技術人員設計的集監督、管理與一體的濕地系統,所以其去除污染的效果相比于自然濕地會較高一些,自由表面流人工濕地的投資成本少、易操作,然而其占地面積比其他的濕地要大,去除污染的效果也不及其他兩種顯著,雖然其氧氣的來源較廣泛,可以通過植物根部的傳輸、植物進行的光合作用以及水體表面的氧擴散等渠道進行氧氣的傳輸工作,但是因為其傳輸的能力有限,再加上其易受外界氣候的影響,所以夏季其滋生的蚊蟲較多[1]。
2人工濕地凈化廢水的應用
2.1植物、微生物以及基質對系統的作用
所謂基質,就是人工濕地中的填充材料,通常情況下,由細沙、粗砂、碎瓦片以及土壤等材料組成,在微生物成長的過程中,作為微生物的載體,經過沉淀、過濾以及吸附等過程達到去污目標,自由表面流的濕地基質大多數都是土壤,而水平潛流濕地以及垂直潛流濕地會以污染物為依據進行基質的選擇,并在此基礎上考慮其他外界的綜合因素,通常情況下,潛流人工濕地在處理污染物時,在基質的選擇方面,一般會因水流在濕地的停留時間、出水的水質以及其濕地的占地面積為因素,提倡選用細沙、粗砂、碎瓦片以及土壤等,進行單項或多項的選擇[2]。濕地植物,就是濕地中生長的植物,其囊括了沉水植物、浮水植物以及挺水植物,挺水植物的作用比較廣泛,可以對床體的表面進行固定,為去除污染物提供良好的過濾條件,還可以有效地防止淤泥堵塞濕地[3],如果在冬季,還可以起到有效支撐起冰面等作用,而這種挺水植物對氮磷等營養物質的有效吸收僅僅適用于水流較小的自由表面流人工濕地,人工濕地中生長的植物相比于其他地域的植物成活率較高,防水能力也較強。人工濕地中最為常見的挺水植物主要有燈芯草以及蘆葦等,而人工濕地中也經常應用沉水植物和浮水植物,比如常見的浮萍等。微生物在人工濕地的廢水凈化工作中至關重要,將有機物質轉化為能量和營養物質。在處理污水之前,人工濕地的微生物和自然濕地相同,人工濕地中的污水不斷增加,一些微生物的數量也會隨之增加,并達到峰值之后趨于穩定,蘆葦濕地床中的氧分為厭氧、兼氧以及好氧,好氧微生物占據了蘆葦根莖的半壁江山,占據極大的優勢,而蘆葦的根系區則存在好氧和兼氧兩種微生物。雖然在寒冷的冬季蘆葦的莖和葉部分死亡,但是在蘆葦床中的各類微生物依然活力十足[4]。
2.2人工濕地的工業廢水的處理
通常情況下只有在城市污水的處理以及二級污水的處理工作上才會應用到人工濕地,現如今一些國內外的技術人員經過研究和改造,將其用于非點源污染治理的領域中來,比如城市、公路的徑流以及農業面源的污染。然而,在處理工業廢水的領域卻不常見,工業廢水中所含的污染物主要包含COD、BOD以及一些油性物質,而人工濕地在處理這些廢水污染物中的成分恰到好處,將污染源中的一些離子通過吸附和沉淀,得到很好的凈化作用。雖然人工濕地在去除一些小分子污染物方面的技術不夠精湛,但是在含有氨氮等大分子微生物的處理方面卻顯得微不足道,水平潛流人工濕地在含有COD、BOD等大分子的高難度工業廢水的凈化效果非常顯著,甚至在制糖工業、食品加工業以及奶制品工業中產生的廢水的凈化效果都取得了顯著的成效,這對人工濕地的工業廢水處理來說是一個重大的突破[5]。現如今,人工濕地的工業廢水處理已經廣泛應用到各個領域,一些國家也開始著手將其應用到特殊工業廢水的處理工作中來,2006年,美國相關企業開展了一系列關于人工濕地處理石油廢水的項目,并進行深入的研究和應用,而英國的一些相關部門也開始重視人工濕地對煉油廢水的處理工作,并進一步的研究其可行性,并在隨后的十年里,成功將人工濕地與石油工業的廢水處理有機的結合在一起,不僅開拓了人工濕地的最新用途,而且還對環保做出了應有的貢獻[6]。
3人工濕地在工業廢水處理工作的未來展望
人工濕地在工業廢水的處理工作中取得了顯著的成效,具有在污水的處理方面,其投資成本少、效果佳、易操作。然而,雖具備了這些優勢,應用的實例卻寥寥無幾,從而限制了人工濕地工業廢水處理工作的發展。為了使其擁有更好的發展前景,應考慮以下情況:第一,要考慮人工濕地系統中的氧氣輸送能力能否受到污染物的影響;第二,充分研究有毒的有機廢水的去污能力能否影響到人工濕地系統的正常運作;第三,研究新的特征污染指標,設計出全新的人工濕地系統的設計方程;第四,以該地區的實際情況為依據,進一步研究人工濕地處理特殊工業廢水的能力,從而有效地促進人工濕地工業廢水的技術推廣[7]。
4結束語
綜上所述,人工濕地在處理工業廢水方面取得了顯著成效,而這種高效的處理方式應該為企業和各個領域廣泛應用。但是,實際生活中可見的實例卻寥寥無幾,這個問題亟待解決,與此同時,也要探索出一條全新的工業廢水處理道路,實現工業廢水的二次凈化,使其資源得到有效利用,促進我國工業的發展。
參考文獻
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作者:吳昭平 單位:湖北金潤德環保技術有限公司