傳統(tǒng)的污水處理由于占地面積大，能源耗費(fèi)大，往往存在諸多問題，導(dǎo)致實(shí)際的發(fā)展和應(yīng)用不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高效可持續(xù)發(fā)展。因此我們需要加強(qiáng)實(shí)際的管理和應(yīng)用，以促進(jìn)我國(guó)城市污水的處理方法，實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。垂直流人工濕地在城市污水處理中，具有非常重要的作用，必須加強(qiáng)垂直流人工濕地的研究，提高具體的應(yīng)用措施，促進(jìn)我國(guó)城市污水的處理效率和質(zhì)量的提高。
一、垂直流人工濕地的類型和特征
垂直流動(dòng)人工濕地最常見的形式是下行流入工濕地，利用中間運(yùn)行模式，從潮濕土壤表面流出的廢水可以在末端部分垂直流過基質(zhì)，達(dá)到污水處理的目的。同時(shí)可以利用入口間歇性空氣，利用下游上升水流方式，采用淡水盆地剖面結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造下游好氧區(qū)，盆地上游厭氧區(qū)構(gòu)造硝化和反硝化作用，有效提高總氮去除效果。目前，垂直流人工濕地的應(yīng)用還處于較低水平，必須加強(qiáng)研究和應(yīng)用，以促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)垂直流人工濕地在城市污水的處理中的良好應(yīng)用，達(dá)到理想的發(fā)展目標(biāo)，創(chuàng)建環(huán)境友好型社會(huì)，為人們創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
二、影響垂直流人工濕地城市污水處理功能的主要因素及對(duì)策
(一)水力因素
垂直流動(dòng)人工濕地由于其特殊的結(jié)構(gòu)，整個(gè)基質(zhì)層的垂直水流量，與地表水流和地下流動(dòng)人工濕地相比，其水更加均勻分布，從而產(chǎn)生更高的負(fù)荷面積、水力負(fù)荷和污染負(fù)荷。垂直水流的機(jī)械性能對(duì)濕地污水處理的影響大、水量大、停留時(shí)間長(zhǎng)，大容量的接水系統(tǒng)已發(fā)現(xiàn)其有利于城市污水處理。
在運(yùn)行中，垂直流人工濕地采用間歇運(yùn)行方式。間歇運(yùn)行模式具有富氧能力，改善濕地水溶氧比，構(gòu)建濕地間歇氧化系統(tǒng)，并且允許在高負(fù)荷垂直流中凈化城市污水，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的阻尼系統(tǒng)平均51.06%，總氮和氨氮去除率也提高了51.5%和30.5%。該研究發(fā)現(xiàn)，間歇性流入導(dǎo)致金屬去除率高達(dá)92%。間歇水的凈化特性垂直流動(dòng)分選濕元林江等表明該系統(tǒng)在CSB水力負(fù)荷下穩(wěn)定，氨氮和總氮去除率分別為85%、80%、70%。
在垂直流人工濕地運(yùn)行時(shí)，水力負(fù)荷也是一個(gè)需要考慮的重要因素。使用垂直流人工濕地處理的污水濃度一般較低，可用于處理三級(jí)污水處理深度，使用較低的水力負(fù)荷值，對(duì)污水凈化影響較小，其中排水和滲透是間歇性水的主要影響因素。如果使用我國(guó)建立的垂直流濕地技術(shù)，可被用作二次處理的替代技術(shù)，并且必須增加建成濕地的水力負(fù)荷。因此，選擇理想負(fù)荷以達(dá)到最佳清潔效率，是建設(shè)垂直流人工濕地時(shí)應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素。
(二)基質(zhì)選擇
垂直流人工濕地系統(tǒng)能更好地適應(yīng)污水的高有機(jī)負(fù)荷，與傳統(tǒng)的脫硝系統(tǒng)相比具有更高的容量，這與系統(tǒng)基質(zhì)的吸附能力有關(guān)。構(gòu)建垂直流人工濕地中的水力停留時(shí)間短，它具有占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，但加工HRT較短會(huì)影響水質(zhì)，有必要加強(qiáng)基質(zhì)的加工性能。根據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)，垂直流人工濕地基質(zhì)包括沸石、方解石、礫石、板巖、蛭石、高爐礦渣、煤灰、陶瓷介質(zhì)等基質(zhì)。不同基質(zhì)不同去污效果，目前選擇8種填料進(jìn)行研究，研究其凈化垂直流處理城市污水的能力，試驗(yàn)表明：無煙煤、礫石、陶瓷去除效率50%以上，無煙煤渣去除率超過BOD5的70%;沸石和陶瓷過濾器，可顯著去除氨氮和總氮;總磷和有機(jī)磷的除渣率為90%以上，無煙煤除磷效果也很好。整合各種基質(zhì)的穩(wěn)定性，防堵塞效果的處理，發(fā)現(xiàn)沸石和無煙煤可作為高效圓形陶瓷基體的立式水處理廠，高爐渣適用于特定用水要求，保證嚴(yán)格的出水標(biāo)準(zhǔn)加工。
(三)堵塞問題
濕地堵塞問題是影響垂直流人工濕地運(yùn)行的最重要問題。堵塞具體機(jī)理尚不完全清楚，基本過程是：工藝水流經(jīng)濕懸浮物沉淀，在基質(zhì)內(nèi)吸附，基質(zhì)層的有效孔隙度減少，形成堵塞。
目前對(duì)濕地堵塞的原因有不同的看法，濕地流入懸浮物，特別是不可生物降解的懸浮物是濕地堵塞的重要因素，過度的有機(jī)壓力是堵塞的主要原因。濕地基質(zhì)會(huì)導(dǎo)致高有機(jī)物質(zhì)積累，高溫或低溫堵塞可能導(dǎo)致基質(zhì)堵塞，目前還不清楚什么起主導(dǎo)作用，基質(zhì)的高孔隙率變化率也是濕地堵塞的重要因素。先前研究了垂直流人工濕地的堵塞機(jī)理。結(jié)果表明，懸浮顆粒中的無機(jī)顆粒容易堵塞在流入的水中，并且在填料的上部發(fā)生堵塞;有機(jī)SS和生物膜的生長(zhǎng)和老化得到但未降解，上述物質(zhì)吸附的水是堵塞的主要原因。
濕地系統(tǒng)滲透系數(shù)減少，基質(zhì)堵塞減緩了水的滲透速率，延長(zhǎng)了混合內(nèi)部流動(dòng)濕地，改善了短的水力停留時(shí)間。此外，堵塞降低了基質(zhì)的滲透性，氧氣不能完全進(jìn)入系統(tǒng)，并且濕地的有效性受到損害。目前僅限于延遲建成的濕地的關(guān)閉。一些科學(xué)家對(duì)基質(zhì)層排列提出了新的防梯度概念，使得較大的孔隙填料用于基體表面層，而填料用于較低層的較小孔隙，表面層填充的大孔隙可以容納大量的懸浮固體，水流過層表面的孔隙向下，更細(xì)的殘留懸浮物沉淀，大大增加了固體截留系統(tǒng)的數(shù)量，堵塞速度慢。此外，通過增強(qiáng)的預(yù)處理(例如沉淀、初級(jí)固化)來減少進(jìn)入濕地的懸浮物總量的一種可行的措施。
垂直流人工濕地在運(yùn)行中還受到許多其他因素的影響，如對(duì)氣候依賴的濕地植物生長(zhǎng)、基質(zhì)微生物脫氮、必須保證適宜的pH值、溫度和溶解氧的量。此外，濕地的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)必須考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件，并進(jìn)一步加強(qiáng)與維護(hù)、維修和管理有關(guān)的問題。
三、結(jié)論
綜上所述，垂直流人工濕地以其獨(dú)特的系統(tǒng)，利用間歇性流水與含氧水的系統(tǒng)使得污水處理更加充分，氨和全氮去除有顯著的提高，是一種有效的城市污水處理技術(shù)。此外，垂直流人工濕地結(jié)構(gòu)有氧、厭氧、改善硝化、反硝化的功能。垂直流動(dòng)人工濕地進(jìn)行污水處理能夠解決傳統(tǒng)污水處理廠的難題，與景觀設(shè)置相結(jié)合，美化環(huán)境的同時(shí)有效處理城市污水，具有廣闊的應(yīng)用前景。( >
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