人工湿地监理细则范文第1篇
[关键词]人工湿地;植物;污水处理
[作者简介]马胜华，南宁市城市规划设计院工程师，研究方向：给排水专业设计，广西南宁，530012;刘存莉，广西工联工业工程咨询设计有限公司工程师，研究方向：给排水专业设计，广西 南宁，530003
[中图分类号]X703
[文献标识码]A
[文章编号]1007-7723(2007)08―0033-0003
一、前言
城市污水是目前我国江河、湖泊水域污染的重要原因，已越来越成为制约我国经济发展和社会可持续发展的因素，各种水污染事件已严重影响到人们的生产、生活(如太湖蓝藻事件等)，加强城市污水处理已刻不容缓。目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期。随着国家西部大开发战略的实施，中西部环境与生态保护已被提上首要议事日程。位于广西南宁市隆安县的“邕江水源地上游人工湿地处理污水示范工程”是南宁市创建国家级生态示范区的重点工程之一，该项目是人工湿地处理污水技术在南宁市的首次应用。
二、工作原理
人工湿地处理污水技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个类似沼泽湿地的生态系统;当污水通过系统时，利用土壤―植物―微生物之间的复合生态系统，通过物理、化学和生物等方面的协同作用对污水进行净化处理，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化，并实现水与营养物质的生态循环。
人工湿地通过植物的光合作用及其根系的输氧作用、水自流负压吸氧等获取湿地床的除污需氧量。人工湿地通过发达的植物根系及填料表面生长的生物膜的作用、填料床体的截流作用及植物对营养物的吸收等作用，实现对污水的净化;同时由于存在根系周围的好氧区、缺氧区和厌氧区，依靠细菌的硝化和反硝化作用，可完成脱氮效果;通过植物的吸收、微生物的积累及湿地床的物理化学等几方面共同作用完成除磷效果;此外，还可依靠流动相在湿地系统流动过程中产生沉淀、过滤、络合、吸附等作用去除重金属。
三、设计实例：邕江水源地上游人工湿地处理污水示范工程
(一)项目概况
南宁市是广西壮族自治区首府，是一年一度的中国―东盟博览会举办城市。邕江是南宁市的唯一饮用水源，但邕江上游左、右江流域各县市的污水治理却相对滞后。随着经济的发展，直接排入江河的污水大量增加，致使邕江水质逐年下降，特别是在枯水季节，南宁市的水质安全受到严重影响，个别时段其水质已低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)V类标准。“邕江水源地上游人工湿地处理污水示范工程”位于南宁市隆安县下游2公里处，滨临右江，是自治区环保局为保障首府南宁市饮用水安全而设的项目;按照规划，该项目的污水处理规模为2x104m3/d，占地99亩，其中一期工程1.2x104m3/d。
(二)污水处理工艺选择
1、生物处理可行性
根据隆安县环境保护监测站对县城生活总排污口的水质监测结果，待建污水厂的设计进水水质见表1。
城市污水能否采用生物处理工艺主要取决于生物处理过程中自身营养能否平衡，其相关指标分析如下：
(1)BOD5/COD：该指标是鉴定城市污水可生化性的最常用、最简单的方法，比值>0.45可生化性较好，比值<0.3较难生化，比值<0.25不易生化。本项目BOD5/COD=0.6，可采用生物处理方法。
(2)BOD5/TP：该指标是鉴别污水能否采用生物除磷的主要指标，一般认为该值应>20，比值越大，生物除磷效果越好。本项目BOD5/TP=50，可采用生物除磷工艺。
2、工艺选择
本项目采用人工湿地处理污水。近年来，根据国内外专家的论证与实际工程的运行情况，对比传统活性污泥法及目前中、小型城市污水处理厂较流行的氧化沟和SBR工艺，人工湿地处理污水的技术特点有：
(1)生态协同作用处理污水，抗冲击负荷强，出水水质非常好;
(2)使用设备少，操作、管理简单，无需大量专业人员管理;
(3)相对其他各种处理技术，其建造成本、运行费用都较低，无需人工充氧，无需污泥处理，节约能耗;
(4)配合选择植物品种，可建成公园、景观绿地，可美化城市环境;
(5)可通过植物利用，形成循环产业链获取一定的经济效益;
(6)人工湿地系统主要缺点是布置不够紧凑，占地面积大，只适用于中、小型污水厂。
3、工艺流程
本项目人工湿地工艺流程如下：
城区污水首先经过格栅、沉砂池拦截、沉淀污水中较大杂质后，进入水解酸化池(兼做调节池)，在水解酸化池中细小的颗粒、部分的SS、BOD
5、COD可以得到部分去除，水质经均化、水解酸化后由泵站提升，在满足流量、压力的要求下，通过配水管网分配进入主处理单元――人工湿地，污水经过两级人工湿地处理后，利用地形高差重力流进入氧化塘(兼做事故排放池)，出水达标后排入右江。由于本工艺不产生剩余污泥，主要是格栅产生的栅渣及沉砂池积砂，对于这部分杂质只需定期进行外运填埋处理。项目污水经过处理后的排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的B标准。见表2：
(三)设计湿地基本参数的确定
根据国内外人工湿地系统运行经验，本项目采用潜流型人工湿地，其主要物点是：污水基本上在湿地床表面下流动，保湿效果、卫生条件好，污水处理能力较强。
1、湿地床表面积的确定
湿地床表面积计算公式：
As=Q(lnS0―lnSe)/KTDn
式中：S0，Se―进水、出水BOD5，mg/L(本项目设计值分别为105mg/L，21mg/L)
As――湿地床表面积，m2
Q――平均设计流量，m3/d
KT――温度T℃时的速率常数，d-1
D――湿地床深度，m
n――床体填料的孔隙率
KT的确定
KT=K20(1.1)T-20
K20=K0(37.3n4172)
式中：K20，KT――温度20℃，T℃时的速率常数，d-1
K0――某一填料中植物根系充分发展后的速率常数，d-1
对于城市污水一般取KO=1.839d-1
对于本项目生活污水，平均温度取20℃，床体填料的空隙率0.40～0.47，取n=0.44，
则计算得：
KT=1.839×37.3×0.444172×1.1(T-20)=2.23
湿地床深度一般根据所栽种的植物种类及其根系的生长深度来确定，以保证湿地床中必要的好氧条件。本设计中取D=1.2m，超高高度为0.3m。则
2、水力负荷
湿地平均的水力负荷为：
3、水力停留时间
下式是基于BOD去除率参数计算：
水力停留时间的理论值为0.77d，即1848h，取19h。
(四)植物的选择
植物在人工湿地中起着非常重要的作用，人工湿地植物的选择直接关系到污水的处理效果。其主要作用可归纳为以下三个方面：
(1)直接吸收利用污水中可利用态的营养物质，吸附和富集重金属和一些有毒有害物质;
(2)为根区好氧微生物输送氧气，在根系周围形成好氧/缺氧，厌氧区;
(3)增强和维持介质的水力传输。
因此，筛选出适种的、优良的植物种类，是构建人工湿地的关键之一。选择人工湿地的植物时考虑的因素主要有：适合本地，来源广泛;耐污染能力、净化能力、抗虫害能力强;根系发达，成活率高，生长周期较长;具有经济、观赏价值;合理搭配，易管理。
隆安县位于北回归线以南，属南亚热带季风气候，湿润多雨，日照充足，年平均气温21.6℃，年平均降雨量1301mm，年平均日照时数为1528.4h，年平均相对湿度80%。根据项目的环境条件及相关因素所选湿地植物主要有：芦苇、风车草、灯心草、美人蕉、香根草、象草、黑麦草、皇竹草。同时，按一定比例在空间分布和时间分布方面进行合理布局，以使整个湿地生态系统高效运转，最终形成稳定可持续利用的生态系统。
(五)人工湿地系统的处理效果
人工湿地系统的出水水质较好，完全能达标排放。本工程在设计过程中对国内已建成的一些人工湿地系统项目进行了实地调查，其中较早建成运行的“深圳洪湖公园人工湿地污水处理系统”最具代表性。该项目由深圳市环境科学研究所设计，于1999年9月建成运行，日处理能力为5000T，其目的是抽取污染严重的布吉河水，经人工湿地系统处理净化后补充入洪湖，同时对洪湖周边进行截污，从而达到改善洪湖水质、美化公园环境的目的。经调查其出水水质优于景观用水标准，其处理效果见表3：
(六)人工湿地系统的不足与应对
人工湿地系统的主要缺点是占地面积大，并由此存在着污水渗入地下水，造成二次污染的隐患。针对上述情况，本工程在设计中对湿地床采用了严格的防渗漏措施：(1)在整个湿地床底下铺设一定厚度的防水黏土层(经实际检验其封水效果较明显);(2)在各湿地处理池内壁设防水层，其是主要的防渗措施，必须保证施工质量。
人工湿地系统的实际运行中还存在着初期处理效果不佳、稳定周期长的特点(一般在半年左右)。出现这种情况的主要原因是湿地植物的适应期较长、初期死亡率较高。本设计的植物选种试验由广西大学的相关部门负责。在初次试验中不同植物都出现了较大面积的死亡，后期相关人员在植物的培养过程中给予逐步的耐污性试验，尤其在选种后成活率明显提高。
四、结语
人工湿地监理细则范文第2篇
摘要 人工湿地不但能够存储水资源，而且有助于调节气候，同时还可以提供动物的栖息场所。一般来说，人工湿地的建设主要是以池塘的形式为主。自然湿地和人工湿地在污水处理和水环境保护方面都发挥着重要作用。人工湿地技术出现于上世纪的五十年代。这项技术的出现为污水处理提供了新的解决方案。近年来，随着我国对这项技术的研究不断加深，已经取得了一定的成果，并逐渐在实际工程中得以应用。
关键词 人工湿地;污水处理厂;尾水深度处理;应用
引言
目前，我国水资源相当匮乏，如何提高水资源的利用率极具关注。通过污水处理厂的处理，能够一定程度提高水资源利用率。然而，污水处理厂尾水中污染物浓度并不能达到地表Ⅴ类水的指标，需要进行深度处理，才能满足全面消除劣Ⅴ类水体的国策。
一、人工湿地概述
人工湿地是指利用人工手段创造湿地环境或人为控制湿地生态环境的方式。形成的湿润区主要通过土壤、植物、微生物和人工方式处理污水。湿区建造技术结合了材料的循环和再生原理，包括吸附、过滤、氧化还原与沉淀等。
该技术具有污染物去除效果好、投资费用少、运行维护成本低等优点，在污水处理厂的尾水处理中具有明显的优势。
二、我国污水处理厂尾水深度净化处理现状
我国城市污水处理厂的尾水中含有大量的氮和磷。一般来说，我国城市污水处理厂的尾水COD浓度低于50mg/L，而总氮浓度为20-30 mg/L，磷约为2-4 mg/L。
目前我国8成以上的污水处理厂使用的污水处理方法，主要还是欧美国家早期的技术，尾水中的N、P含量较高，一般仅能达到一级A的标准，有点甚至只能达到一级B的标准，尾水受纳水体受到了不同程度的污染。因此，需要进一步采用脱氮除磷技术深度处理。
三、人工湿地在污水处理厂尾水深度处理领域的应用必要性
城市污水处理廠一般采用二次生物技术处理，以减少和控制污染物的排放。现阶段地表水已经受到了一定程度的污染，其自净能力相对较弱，自净效果有限。日益匮乏的水资源要求我们不断提升水资源利用率。
除了提高污水处理厂各阶段的处理水平外，尾水深度处理是非常重要的发展方向，这也是国家非常鼓励的。因此，从国家的政策鼓励方面，以及自身的发展需求，市政污水处理厂都需要进行尾水处理工艺有关的研究和开发工作，以实现低成本、高效率地优质出水。
人工湿地深度净化的优势：①投资较低、运维费用便宜;②运行维护简便;③出水水质好;④污染物表面负荷适应范围广;⑤能够产生一些经济效益，如绿化、水产、娱乐和教育等。因此，人工湿地在污水厂尾水处理中有极大的应用价值。
四、人工湿地的应用
人工湿地的设计应结合进水水质指标、可使用建设用地面积、出水水质指标以及周边的景观协调美观需求等因素，来选择系统的处理工艺、平面布置、生态营造、动植物选择等，确保达到湿地处理工艺效率高、稳定性强、运维简便、景观效果好、生态效益高的要求。
（1）人工湿地工艺论述
人工湿地来水水质一般满足一级A标准，主要超标污染物为NH3-N、TN、TP等，是典型的低碳氮比、高氮磷污水。
来水中有机物可生化性较差，且碳氮比较低，对脱氮不利。厌氧塘的厌氧环境有利于厌氧微生物分解水体中的难降解有机物，在一定程度上提高水体的有机物的可生化性与碳氮比，因此可以在水质净化系统前端设置厌氧塘，以提高水体中有机物的可生化性和碳氮比。
水体中存在一定浓度的氨氮，需将其转化为氧化态氮，以利于后期进行反硝化脱氮，因此需设置好氧环境，建立氨氮硝化的生化反应功能区，而好氧塘可以很好的满足使用要求。
对于总氮的去除，通过设置潜流湿地，创建缺氧环境建立硝酸盐反硝化的生化反应功能区，最后潜流湿地出水进入表流湿地进行复氧，将水体内的氮由还原态转变为氧化态，以进一步提升水体的自净能力。
对于总磷的处理主要依靠湿地系统的沉淀、植物吸收、填料基质的吸附及其它生物化学作用进行去除。
（2）人工湿地动植物选择
综合考虑经济效益和景观协调性，同时坚持生物多样性以及因地制宜的原则，避免生态入侵，以乡土湿地植物作为选用植物来源。依据现有地形，将经济价值高的挺水植物种植在地势较高的台田浅水处，例如芦苇等。将香蒲、莲藕等挺水植物种植在地势略低的台田间水面处;将本土浮叶植物散播于开阔水面，例如菱角、芡实等;将沉水植物栽植在水深较深处，如苦草、狐尾藻、金鱼藻等，与此同时选用本土水生动物放养于水生植物塘表流湿地内，例如鱼、螺、蚌、泥鳅等。
通过优化上述植物搭配，形成一个景观效果良好、水质自净能力强以及生物多样性丰富的人工湿地生态系统;运用微生物、水生动物、水生植物相融合的生态净化模式。
湿地面积较大的区域，可以适当引入鸟类、兽类等动物，健全并丰富生态系统食物网，进一步合理化、稳定化人工湿地的生物种群结构，与此同时保障其具备较强的景观观赏性。
（3）人工湿地调试运行
人工湿地工程试运行时，应对湿地的进出水水质采样检测，将污水中重点污染物作为检测项，对湿地的净化效果分析研究，根据实际的进水水质、温度等影响因子调整湿地进出水量。湿地系统进水水质在不考虑总氮指标时，主要超标因子为氨氮和总磷。经湿地处理系统处理后， 氨氮、总磷的去除率分别为20～70%、 35～80%，可以有效地提高出水水质，达到了削减污染物浓度的目的。
（4）人工湿地维护管理
①及时清理枯败落叶、茎秆，避免腐败后增加湿地系统污染物;
②适时收割湿地植物，以便提高氮的去除率;
③春季可适当提升湿地水位，抑制湿地中非功能作物的生长;
④应避免使用杀虫剂除虫，导致残留农药二次污染。
（5）人工湿地应用的案例
为进一步提高污水处理厂出水水质，浙江金华金东区深入研究探索了人工湿地深度净化尾水的工艺，以期彻底消除劣Ⅴ类水。
在市、区相关部门大力推动下，利用人工湿地来处理污水在金东区逐步得到推广。2016年，曹宅镇人工湿地净化污水处理厂尾水的项目开工建设，并于2017年建成投入使用。曹宅污水处理厂日处理量1万吨，生态湿地工程22185平方米。
据悉，该项目采用“尾水→进水配水管网→垂直流人工湿地→出水集水管网→稳定塘→出水”工艺流程，具体涉及地形塑造、管道、填料、植被、辅助道路、防水堤等多个分项目。其中，以芦苇为主要植物，在净化尾水的同时，兼具休闲、观赏功能的景观是项目的一大特色。
结语
利用人工湿地技术处理城市污水处理厂的尾水，既能满足减少污染物排放的要求，又能在更大程度上美化生态环境。同时，具有运行成本低的许多优点。湿地生态净化工程实现了节约水资源、减少污染物排放总量、提高水资源利用率的目标。人工湿地的建设可以提供更多的生态水源，对城市生态景观有着重要的影响，可以极大地提升城市环境品种。人工湿地生态系统的污染物净化机理有着其独有的特殊性，在难降解有机物、低浓度污染物以及特殊污染物等多类复杂水质的净化处理中有着广泛的适用性，前景广阔。但人工湿地在运行时需要加强管理和维护，以确保人工湿地内的动植物和构筑物处于一个良好的状态，从而提高人工湿地的运行效率和处理效果。
参考文献
[1]王纯，王天红，程旭.人工湿地技术在污水处理与水环境保護中的应用[J].中国资源综合利用，2021，39（01）：202-204.
[2]骆智青.人工湿地处理工业污水尾水的运行效果分析[J].广州化工，2020，48（23）：121-123.
[3]成水平，王月圆，吴娟.人工湿地研究现状与展望[J].湖泊科学，2019，31（06）：1489-1498.
[4]赖长邈，孟庆杰.人工湿地处理工业污水研究进展综述[J].环境科学导刊，2018，37（05）：75-83.
[5]岑璐瑶， 陈滢， 张进，等. 种植不同植物的人工湿地深度处理城镇污水处理厂尾水的中试研究[J]. 湖泊科学， 2019（2）：10.
人工湿地监理细则范文第3篇
人工湿地主要由透水性的基质 (如土壤、砂、砾石等) 、流动的水体、植物、动物和微生物五部分组成, 是一种简单、低耗、高效并具有高度环境友好性的污水处理生态工程。国外已经有不少将人工湿地成功应用于油田污水净化的实例。我国从8 0年代末开始了对人工湿地净化石油污水的相关研究, 探索了人工湿地植物对污水中各种污染物的净化效果。人工湿地基于自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用。尤其对复杂有机物的净化有其他技术无法比拟的优势。
1 油田污水特性
油田污水是在石油的勘探、开采、炼制的一系列过程中产生的工业污水。油田污水以含有大量油类、有机物为主要特点, 成份非常复杂, 不同于一般工业废水。
采油污水主要由浮油、分散油、乳化油、胶体溶解物质和悬浮固体等组成。钻井污水中主要污染物是悬浮物、铬、酚和油等, 且钻井污水中还含有大量难以处理的CO D。炼油废水其主要污染物由油、硫化物、酚等组成, 含油量可高达数千 (mg/L) , 低的只有10mg/L左右。
油田污水的特点如下: (1) 水温高:一般水温在40℃~60℃; (2) p H值偏碱性:p H值一般在7.5~8.5之间; (3) 溶解氧DO含量低, 无法满足生化需求; (4) 矿化度高:含盐量通常在10000~40000mg/L, 氯离子通常在3000~20000mg/L; (5) COD高, 且难降解。BOD5/COD值异常偏低, 可生物处理性差; (6) 含一定浓度的硫化物, 以及一些其它杂质如悬浮物、泥砂及聚合物。
处理后的油田污水检测指标主要有:p H、CODcr、BOD5、石油类、悬浮物、氨氮、挥发酚、硫化物。通常COD的达标排放是个难点。这是由于在原油开采过程中投加了用以改善采出水性质的各种化学药剂, 且化学药剂的投加种类、性质和数量变化非常大, 而大部分是生物难降解的, 废水中的各种化学添加剂十分稳定和对难降解COD具有直接贡献。
对这种废水通常采用隔油、浮选、过滤等物理化学方法处理后回注地下或通过二级生化处理达标后排放。但由于油田污水性状过于复杂, 生化处理 (如活性污泥法) 有时也难以使其达到排放标准, 受经济条件的限制也难以使用更昂贵的技术对其进行治理, 而使用人工湿地则从净化效果和费用成本上较其他现有方法具有优势, 可更好地解决采油污水的达标排放问题。
2 人工湿地净化机理及国内外进展
2.1 净化机理
人工湿地是由水-基质-植物-微生物组成的复合体系。其净化作用是物理沉积、化学反应和生化反应的综合作用。含油污水经过湿地系统的吸附、过滤、沉降和生物降解, CODcr、BOD5、石油类、硫化物、挥发酚等主要指标的浓度急剧降低, 可达到较高的处理效率。
人工湿地的基质层是处理污水的核心部分。自由表面流型一般直接采用土壤和植物根系构成基质层, 地下潜流湿地一般采用砾石填料和土壤或砂构成基质层。基质层的作用有: (1) 提供水生植物生长所需的基质; (2) 为污水在其中的渗流提供良好的水力条件; (3) 为微生物提供良好的生长载体。
污水一进入湿地流速就明显变缓, 首先, SS由基质层填料和植物根系的阻截、过滤沉积在湿地中。湿地系统对SS的去除率表现稳定, 一般在86%左右。随后, 污水净化的主要过程在基质层中进行。基质层中含有大量的植物根系和微生物, 植物根区是人工湿地发挥净化功能的主要场所。早在20世纪70年代, 德国学者Kickuth提出的根区法理论认为:植物根系可对污水中的营养物质进行吸收、富集, 而根区附近丰富的微生物群落更可以通过其旺盛的代谢活动利用污水中的物质, 将其降解、转化。研究已证明湿地中生长的芦苇、香蒲等湿生维管束植物能将空气中的氧气通过疏导组织输送到根部, 在根区附近形成局部富氧区域, 利于好氧菌的生长代谢。而在离根系远的土壤中溶氧较低, 有许多种厌氧菌和兼性菌生存。这就使人工湿地床体成为一个好氧/缺氧/厌氧反应器, 相当于许多串联或并联的A2/O处理单元, 它能够降解去除多种多样的有机污染物。这是其他污水处理系统所无法比拟的。
植物根圈与微生物之间存在相互作用。植物渗出的可溶性有机和无机物质为微生物生长提供了基质, 使根际微生物的数量和活性明显高于非根际带。植物能提供可利用的补充碳源来促进根际微生物的生长, 增加土壤微生物的种群总量。而土壤微生物通过在根圈内吸收、积累、代谢和生物迁移刺激污染物的去除。这一植物微生物相互作用的结果尤其对难降解有机污染物的生物降解具有重要意义。
湿地对有机物的去除主要是靠微生物的作用。藻类、水生植物、水生动物等都能够一定程度地降解石油烃, 但主要的降解生物仍是细菌、真菌等微生物。事实上, 在合适的条件下, 微生物几乎能降解所有的石油烃。在污水处理过程中, 人工湿地床体可被视为一个复杂的微生物反应系统。湿地系统成熟后, 填料表面和植物根系由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时, 不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用, 可以很快被微生物利用;可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。
人工湿地是兼有基质过滤、植物吸附、污染物共沉淀、离子交换等物化作用和植物吸收、微生物代谢、植物代谢等生物化学作用的复合高效净化系统。按传统理论, 若原污水BOD5/COD值不足0.3, 则很难采用生物法降解, 但人工湿地系统在这种情况下仍表现出了对有机污染物较高的去除率, 是由于湿地系统的床体 (在其中有物理、化学和生物学作用) 和植物的共同作用, 使各自的净化效能加合在一起达到了更高水平的缘故。
2.2 应用及净化效果
2.2.1 国外进展
国外许多先进工业国家在八十年代就尝试用人工湿地对二级处理后的污水进一步处理, 以满足再利用的需求, 使排放水质更好。O.Rambeau等认为, 适当处理的油田污水在食物链之外的回用可作为回注以外的另一种处理方法, 还可以保护水源。在含5 5m g/L油量的进水条件下, 经过2个芦苇床装置后, 去除石油烃的效率在99%以上。大多数情况下 (83%的样本) 中, 都检测不到石油烃。经过4个芦苇床后, 96%的样本中检测不到烃。Salmon (1998) 证实, 在100mg/L含油量的进水条件下, 石油烃去除率能达到90%。以下为部分将人工湿地成功应用于油田污水处理的实例。
美国:加利福尼亚州Chevron Richmond炼油厂从1989年开始, 分两个阶段分别建设了两个12.14hm2大小的湿地工程, 在进行炼油厂污水净化的同时, 给各种水禽和岸禽类提供了栖息地。Chevron Richmond炼油厂湿地稳定运行的关键在于控制污水负荷, 恰当的运行管理是优化稳定运行、提高出水水质和能够提供生物栖息地的关键。
哥伦比亚:Kelt石油公司应用以芦苇为基础的根区过滤系统去除采出水中污染物, 芦苇根区吸收分解污染物, 处理后水用于灌溉稻田。该系统建立在河流众多、高地下水位、对污水敏感的Casanare草原地区, 得到了生物技术研究和发展公司Tr ans For m的帮助。该公司称:一年后该系统能去除90%的苯酚污染物, 三年后发挥全部效果, 并且SS、COD、Phenolics都有不同程度的下降。
苏丹:1/2/4油田污水处理系统中, 油田污水经过一级沉降和降温池以后进入一个宽125米, 种有6.5万株芦苇的植物降解池。处理后的污水经过灌溉池和循环系统, 进入植物种植区被用来灌溉植物, 处理后的污水指标包括CODcr、BOD5、含油量、悬浮物、总溶解盐量等已经完全符合《世界粮农组织关于农业灌溉水质标准》要求及苏丹本国农业灌溉水质标准。
巴基斯坦:2003年, 为了推进人工湿地在巴基斯坦工业废水处理中的应用进程, 开展了一系列评估将人工湿地应用于净化炼油废水的可行性研究。在种植了P h r a g m i t e s k a r k a (卡开芦) 的垂直流湿地进行了一年的处理实验发现, 最初净化效率较低, 但随着植物的生长和生物膜的形成, 净化效率逐渐提高。
2.2.2 国内进展
国内也在这方面进行了不少相应的探索。
早在20世纪80年代, 吴玉树、吴振斌、郑师章等就已经对凤眼莲、芦苇等水生植物对石油化工废水的净化能力进行了研究, 研究表明它们对氨氮、酚、芳烃、油及硫化氢均有较明显的净化作用。90年代初, 卢显文等研究发现利用香蒲、菖蒲建立的湿地系统对炼油污水有很好的净化能力, 指出人工湿地系统是解决炼油废水深度处理的一种有效途径。湿地系统对COD的平均去除率为21.0%, 全年对COD平均去除率达31.9%, 且香蒲、菖蒲的净化效果好于凤眼莲。
2000年以后, 国内的应用和研究较之前有了进一步的深入, 有了不少成功将人工湿地在油田应用的实例。
胜利油田桩西采油厂在隔油沉淀池无法使油田污水出水水质达标的基础上, 因地制宜, 将天然芦苇湿地改建为芦苇氧化塘, 对外排污水进行二级处理。芦苇氧化塘出口水质中主要污染物全部达标, CODcr总去除率为34.05%、石油类去除率85.30%、BOD5去除率78.40%、硫化物去除率99.7%, 挥发酚的去除率为42.05%, 污染物治理效果比较理想。
新大采油厂采用工厂化处理工艺与人工湿地相结合的工艺处理路线, 即气浮除油+生物氧化+人工湿地处理的处理模式, CO D去除率86.8%, 石油类去除率83.8%。该工艺已被证明系统稳定可行, 具有较强的耐冲击负荷能力, 出水达标排放。证明人工湿地是一种经济可靠的二级处理模式。
籍国东等从中试水平对人工湿地对油田污水的净化效果、机理以及运行参数进行了一系列探索。研究表明, 矿物油向土壤深层迁移对土壤的影响一般不会超过40cm。矿物油对深层湿地土壤理化性质无显著影响。在辽河油田某采油厂采用自由表面流芦苇湿地处理超稠油废水的研究中, 当芦苇床的水力负荷为3.33cm/d时, 对于超稠油废水去除率分别为:COD83.18%, 石油类9 4.86%, BO D5 88.3 7%, T N8 8.36%, p H值由7.87降至7.7 7。处理后的超稠油废水对土壤的污染并不明显, 对芦苇的生长和材质指标几乎没有影响。在辽河油田某采油厂另一人工潜流湿地由3个面积各为900m2的芦苇床组成, 平均布水量分布为6m3/d、18m3/d和30m3/d。经潜流湿地处理后污染物分别减少了:COD67.25%~80.77%, BOD580.02%~89.05%, 石油类78.00%~88.45%, TN75.32%~82.43%。两种人工湿地都表现出出水水质稳定、耐冲击负荷强, 被认定为是一种经济有效的油田污水处理方法。
籍国东等的在落地原油的净化试验中, 芦苇湿地对不同施入剂量的落地原油都表现了较好的净化率, 在试验运行期内, 芦苇湿地对矿物油的净化率高达88%~96%。落地原油一方面抑制芦苇的叶龄指数和株高生长量, 另一方面又能刺激芦苇的长粗、增加芦苇的生物量。冷延慧等的研究表明, 如果湿地水体中石油类污染物的浓度小于3mg·L-1、土壤中石油浓度小于500mg·L-1, 石油会刺激芦苇的生长。采用芦苇湿地生态工程净化落地原油是保护油田开发地区土壤环境和湿地自然保护区的有效方法。
另外, 何良菊等对辽河油田石油污染的土样进行了细菌的分离、鉴定研究。研究表明, 石油降解菌主要是微球菌 (Micrococcus sp.) 、黄杆菌 (Flavobac-terium sp.) 、假单胞菌 (Pseudomonas sp.) 和无色杆菌 (Achromobacer sp.) , 研究表明该混合菌降解能力比单株菌好。李科德等通过研究认为假单胞杆菌属 (Pseudomonas) 、产碱杆菌属 (Alcaligens) 和黄杆菌属 (Flavobacterium) 都是快生型细菌, 而且大多含有降解质粒, 因此推断它们在有机污染物的分解代谢中起着十分重要的作用。
3 人工湿地法的优势及存在问题
3.1 优势
利用人工湿地处理油田污水符合污水生态处理技术, 即运用生态学原理, 采用工程学方法, 使污水无害化、资源化, 是污水中污染物治理与水资源利用相结合的方法。它能对污水中的水、肥资源加以利用符合循环再生原理和和谐共生原理。
与传统的污水处理技术相比, 人工湿地具有以下优点: (1) 若设计合理, 其处理稳定、有效、可靠; (2) 投资费用低; (3) 能耗低甚至无能耗, 运行费用便宜; (4) 适宜对与小流量或间歇排放污水的处理; (5) 其外观优美; (6) 过剩的芦苇可作为造纸原料创造收益; (7) 还可以作为生物栖息地, 兼具生态效益和景观效益。
如果把人工湿地和较为常用的微生物处理法的经济性相比较, 以芦苇氧化塘为例:芦苇氧化塘的运行管理费用仅为生物膜法的1/4~1/5, 仅为普通活性污泥工艺的1/4~1/2, 同时, 芦苇塘系统中每年的芦苇收获也具有可观的经济效益, 基本可收回每年的人工费用, 因此, 其运行成本更低。
以吉林新大采油厂为例, 工厂采用人工湿地处理采油污水, 与传统二级生化处理相比较, 尽管占地面积增加100%, 节省一次投资80%、运行费用92%、人工湿地产量20000~30000kg/hm2, 每年湿地可产100t芦苇, 可以抵消低廉的运行费用。
3.2 问题与策略
(1) 高COD是油田污水的特征之一, 而COD的去除率与植物长势关系密切。一般在植物生长旺期 (8月) 达到最高, 但如在冬季进入高COD污水, 则出水水质会因为植物的净化能力减弱而大幅下降。致密的植物可以在冬季寒冷季节起到保温作用, 减缓湿地处理效率的下降。在华南地区, 尽管湿地植物的生长季节可贯穿全年, 但湿地植物也易受降温和大风的侵袭形成寒害。
(2) 油田污水温度高且溶解氧低, 在进入湿地前最好采取降温增氧措施, 包括降温明渠、出水回流、曝气装置等。
(3) 湿地系统被截留的悬浮物在湿地中存在积累现象。另外还有微生物量的增长, 二者都会使基质层的渗流能力逐渐下降, 最终造成堵塞, 使湿地处理能力下降。同时, 有机物的不断积累会逐渐向湿地出口移动, 最终影响出水水质。专家建议增加干化期, 使污泥通过堆肥作用自行降解。
(4) 机理的复杂性问题。由于其所涉及机理的复杂性和领域的广泛性, 虽然有些机理研究已经得到初步的认可, 但是仍有许多问题需要进一步研究。比如, 目前各种污染物的去除反应动力学模型仍未完整地建立起来, 现有的模型基本为一些经验模型而无法得到广泛的应用。
(5) 湿地系统投入使用后缺乏长期连续的动态检测, 不能获得全面可靠的运行参数。而且对系统的后续运行管理研究不足, 使湿地系统的工作效率下降很快, 正常工作期限缩短。只有加强对人工湿地后续运行、管理优化模式的研究, 才能促进其健康、稳定、持续运行。
(6) 加强对湿地植物和微生物等生物因素的研究, 有助于确定并提高进水负荷。如利用基因工程和生物技术, 筛选超积累、高耐性修复植物和具有特异降解功能的微生物进入处理系统, 构成强化式生态处理系统。
4 展望
人工湿地污水处理技术是一项非常适合我国国情的技术, 在我们这样地域辽阔、经济、技术发展水平不高、能源短缺、城镇环境污染已经相当严重的国家, 人工湿地有着极其广阔的应用前景。尽管人工湿地在油田污水处理方面应用还较少, 技术还不成熟, 需要积累运行管理经验。作为一种新兴的污水生态处理技术, 其高效低耗的优势不容忽视。就目前而言, 我国的经济发展水平还很低, 同时存在能源缺乏的问题, 同时, 我国拥有大量的次生芦苇沼泽, 在这些地区建设芦苇人工湿地, 不仅不存在占地问题, 而且是沼泽地合理开发利用的一种途径, 具有较大的环境效益和一定的经济效益。虽然目前人工湿地技术在我国还一定程度缺乏相应的技术和管理人才, 但是经过不断的基础研究和实践积累, 人工湿地技术将更好地在净化油田污水方面得到推广应用。
摘要：油田污水高温高含烃, 成分复杂, 可生化性差, 普通污水处理法难以达标。人工湿地利用物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化, 对复杂的油田污水有较强的降解能力。近年来, 国外已有在净化油田污水上的成功应用。我国部分油田也在尝试将人工湿地运用于油田污水的净化, 对人工湿地净化油田污水的效果进行了研究。综述了人工湿地处理油田污水的机理以及国内外已有的各个净化系统取得的处理效果, 提出了当前人工湿地在油田污水净化中存在的问题和相应的对策。
关键词：人工湿地,油田污水,石油烃,芦苇
参考文献
[1] 籍国东, 孙铁珩, 郭书海, 等.稠油采出水的人工湿地塘床处理系统设计[J].中国给水排水, 2002, 18:61～64.
[2] 王宝贞, 王琳.水污染治理新技术-新工艺、新概念、新理论[M].北京:科学出版社, 2004:200～202.
[3] 徐光来, 徐晓华.人工湿地污水处理技术的应用初探[J].云南地理环境研究, 2006, 18 (3) :44～48.
[4] 王庆安, 任勇, 钱骏, 等.人工湿地塘床系统净化地表水的试验研究[J].四川环境, 2000, 19 (1) :9～15.
[5] 孙铁珩, 周启星, 李培军.污染生态学[M].北京:科学出版社, 2001:322～333, 251.
[6] 于荣丽, 李亚峰, 孙铁珩.人工湿地污水处理技术及其发展现状[J].工业安全与环保, 2006, 32 (9) :29～31.
[7] 孙广智, A.J.Biddlestone, K.R.Gray, 于忠民.人工芦苇床污水处理技术[J].污染防治技术, 1999, 12 (1) :1～4.
[8] 闫健勇, 陈进富, 王嘉麟, 等.国外采油废水处理技术的新进展[J].油气田环境保护, 2000, 10 (2) :19～21.
[9] 王汉道, 邓皓, 许春田.含油污水生物处理技术与展望[J].油气田环境保护, 2001, 11 (4) :6～9.
人工湿地监理细则范文第4篇
1 北方小城镇污水处理技术现状与要求
1.1 北方小城镇污水特点
由于小城镇污水一般由居民生活、餐饮服务、小型轻工业和手工业生产及公共卫生服务单位排放的污水组成, 水中基本不含重金属和有毒有害物质, 但悬浮物、氮和磷含量较高。且大部分小城镇排水系统不完善, 采取明渠排水, 雨水和地下水入渗严重, 污水中有机物浓度低。北方小城镇冬季水温低, 水量小且波动大。
1.2 北方小城镇污水处理要求及面临的问题
污水产生量低;污水水质和水量变化大;冬季水温低;经济发展水平较低, 经济承受能力差;由于处理规模小而造成建设及运行费用过高;日常维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏等。
1.3 北方小城镇污水处理工艺要求
针对我国北方小城镇污水产生特点及小城镇社会经济发展特点, 北方小城镇污水处理工艺应满足以下要求:抗冲击负荷能力强;造价低、运行费用少、低能耗或无能耗;运行管理简单, 维护方便。
2 人工湿地处理技术及其在污水处理的应用
应用湿地净化污水始于20世纪50年代对人工湿地污水净化的研究始于20世纪70年代末。人工湿地作为一种传统污水处理技术的替代方案, 越来越受到世界各国的普遍重视。与传统的污水处理法相比人工湿地具有建设投资低、运行费用少, 操作与维护简单等优点。这项技术符合我国国情, 尤其适合广大农村、中小城市的污水处理。
国内外研究人员对人工湿地污水处理系统进行了大量研究。最早在德国建造的潜流式人工湿地, 比较适宜在温带地区冬天运行, 其主要优势是污水在处理过程中被覆盖起来, 使污水因蒸发和流动造成的能量损失最小。刘红等人在北京官厅水库潜流人工湿地系统的试验研究表明, 冬季在水力负荷率为0.15~0.45m/d时, 高锰酸盐指数和氨氮的去除效率分别为1 5%和50%。北京市环境科学研究院在北京市延庆沈家营镇建设了一座200t/d的潜流人工湿地, 进水为预处理后的工业废水, COD小于200mg/L, 2004年冬季运行显示COD去除率在64%~77%, 直接运行成本 (不含折旧) 为0.05元/吨。东北地区第一座人工湿地污水处理系统——沈阳市满堂河人工湿地生活污水处理, 其一级处理由沉淀池和浮动生物床组成, 考虑到冻土层, 湿地深度大于1m, 经过一年的运行, 出水水质稳定达标[9]。
3 人工湿地在我国北方应用前景分析
通过大量的研究和应用推广, 人工湿地污水处理技术已较为成熟, 相对于传统工艺更适合在北方小城镇地区的应用推广。但是, 在人工湿地系统实际应用过程中暴露出许多问题, 比如易受气候等条件影响, 易受植物种类影响, 容易产生堵塞, 易受水力和污染负荷的影响。针对人工湿地在北方应用的局限性, 我们需要根据我国北方小城镇污水处理的特征, 采取湿地保温、改良微生物及其处理过程、合理选择湿地植物和基质、减低负荷等措施, 大力推广, 使其进一步推动我国北方小城镇可持续发展中发挥积极作用。
4 结论与展望
小城镇污水处理已经成为下一步我国北方地区污染减排工作的重点之一, 开发经济、技术可行的处理技术迫在眉睫。人工湿地污水处理技术在北方小城镇污水处理上所表现出来的优势, 为我国北方地区小城镇污水处理提供了一项可行的技术。
摘要：介绍了人工湿地污水处理技术及其应用, 分析了该技术在我国北方小城镇污水处理中的应用前景。
关键词：小城镇,人工湿地,应用前景
参考文献
[1] 任南琪, 董晶颢, 王秀蘅.北方中小城镇的污水排放现状与推荐处理技术[C].中小城镇市政污水处理工程技术工艺高级研讨会论文集, 2005:127～132.
[2] 张真真, 王龙, 姜瑞雪.小城镇污水处理实用技术研究[J].甘肃科技, 2007, 23 (2) :81～83.
[3] 姜立晖.小城镇污水处理面临的问题与破解思路[J].城乡建设, 2007 (7) :58～59.
[4] 王保学, 王银川.小城镇污水处理现状与展望[J].国外建材科技, 2007, 28 (1) :119～122.
[5] 杜中典.污水人工湿地系统中有机物积累规律与杜塞机制的研究进展[J].农业环境保护, 2002, 21 (5) :474～476.
[6] 刘学燕, 代明利, 刘培斌.人工湿地在我国北方地区冬季应用的研究[J].农业环境科学学报, 2004, 23 (6) :1077～1081.
[7] 刘红, 代明利, 欧阳威, 等.潜流人工湿地改善官厅水库水质试验研究[J].中国环境科学, 2003, 23 (5) :462～466.
[8] 李占华.人工湿地处理系统在长城以北地区的设计应用[J].中国环保产业, 2004 (11) :26～27.