（环境科学与工程专业论文）低温条件下垂直潜流碳纤维人工湿地和baf组合工艺对生活污水处理研究.pdf

关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大 学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授 权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 作者签名：娥 导师签名：馐垒毽 日期：庭里! ! ：兰：列 日期：翌【l ；：王f 学位论文数据集 中图分类号x 5 2 学科分类号6 1 0 3 0 2 0 论文编号l 0 0 1 0 2 0 1 1 0 2 4 4 密缓 公开 学位授予单位代码 l o o l o 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名 张聘学号2 0 0 8 0 0 0 2 4 4 获学位专业名称环境科学与工程 获学位专业代码0 8 3 0 0 2 课题来豫 国家。十一五”重大水专项研究方向 污水处理 低温条件下垂直潜流碳纤维人工涅地和b f 组合工艺 论文题目 对生活污水处理研究 关键词 垂直潜流人工涅地，生物接触氧化，附，碳纤维生态草 论文答辩日期2 0 l l - 5 2 8 论文类型应用研究 学位论文评阕及答辩委员会情况 姓名职称工作单位 学科专长 指导教师海热提教授 北京化工大学废水处理 评阅人1 董仁杰教授中国农生大学 沼气工程、人工湿地 评阅人2胡翔 副教授北京化工大学 废水处理 评闲人3 评阅人4 评阅人5 圣睁陵员会主席 海热提教授 北京化工大学废水处理、人工漫地 答辫委员l余江 教授北京化工大学 环境催化 答辩委员2胡翔 副教授北京化工大学 废水处理 答辩委员3林爱军讲师 北京化工大学土壤修复 答辩委员4王曙光讲师 北京化工大学环境微生物 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 在低温且无湿地植物的条件下，水力停留时间不变和水质稳定，通过对 v s f - c f c w 系统进行采用曝气强化、组合工艺采用无钢渣回流强化以及含 钢渣回流强化三种方式来研究强化手段对污染物的去除率的影响；任务二： 低温条件下，通过对组合工艺进行污染负荷试验研究，来确定在保持污染 物去除率稳定的前提下，组合工艺在三种最佳工况条件下( 曝气条件下、 曝气+ 无钢渣回流和曝气+ 含钢渣回流) 所能承受的最大污染负荷。实验结 果表明：在对v s f _ c f c w 系统采用底部曝气时，v s 卜c f c w 对c o d 。、t p 有 较高的去除率，而b a f 对n h 4 一n 却有较高的去除率，对c o d 。和t p 去除率 很低，所以该组合工艺可以作为处理生活污水的一种新工艺。除此之外， 当对组合j 【：艺采厂f j 曝气+ 无钢渣叫流和曝气+ 含钢渣叫流两种强化手段时， 污染物的去除率提高十分明显，尤其是t p 和n h 4 + 一n 的去除率。当曝气量 为0 0 6l h ，回流比为6 0 9 6 且回流水中钢渣浓度为2 2 2 4g l 时，组 合工艺对c o d 。，、t p 、n h 4 + 一n 的去除率达到最大，分别为：9 4 6 ，7 7 9 和 8 0 7 ，且当进水c o d 。，、t p 、n h 4 + _ n 平均浓度达到1 6 7 8 2 6m g l ，2 5 6 3 m g l 和2 1 2 0 3m g l 时，组合工艺对污染物的去除率仍然能够保持在 9 1 9 3 ，7 2 4 和7 6 4 7 左右。当对v s f c f c w 采用底端曝气强化时，可 以提高组合工艺对c o d c r 的去除率；当对组合工艺采用无钢渣回流强化时， 可以提高进一步组合工艺对t p 和n h 4 + 一n 的去除率，尤其是n h 4 + 一n 去除率 明显；当对组合工艺采用含钢渣回流强化时，可以进一步提高组合工艺对 t p 和n i l 4 + 一n 的去除率。所以在低温条件下，v s f c f c w 和b a f 组合工艺可 以作为处理生活污水的一个较好的选择工艺。 关键词：垂直潜流人工湿地，生物接触氧化，b a f ，碳纤维生态草 a b s t r a c t s y n e r g i s mo fn o v e lv s f c f c wa n d b a ff o r s e w a g et r e a t m e n ti nc o l dc l i m a t e a b s t r a c t s y n e 画s mo fm en o v e lv 枷c a l 双l b s u r f i a c en o wc a r b o n6 b e rc o n s 廿眦惦d w e t l 锄d ( v s f c f c w ) 觚db i o l o 西c a la e r a t e d6 h e r ( b a f ) 矗竹ad o m e s t i c s e w a g ep r e s e n t e di nn l i sp 印e rm a l ( e sv e r t i c a ls u b s u r 白c en o wc a r b o nf i b e r c o ns 咖c t e dw c t l 锄d ，b i o l o g i c a lc o n t a c to x i d a t i o np r o c e s s 锄db i o l o g i c a l a e r a t e d6 l t e ro 玛撕c a l l yc o m b i n e si n t o g e m e r ，w l l i c hw o u l dm a l ( em e c l o g g e d p r o b l e mo fs u b s u r f a c ec o n s 仃u c t e dw e t l a n db es o l v e da n dm e e td e m a n d so ft h e s sc o n c e n 打a t i o ni nt h eb a fi n n u e n t t h ef i r s to b j e c t i v eo ft h es t l l d yw a st o t e s tt h ec o n t r i b u t i o no f 耐诋c i a la e r a t i o n ，r e c i r c u l a t i o nr a t i ow i t h o u ts t e e ls l a g a n dr e c i r c u l a t i o nr a t i ow i ms t e e ls l a go np o l l u t a n tr e m o v a lo nc o n d i t i o nt h a t t l l eh r tw a sk e p tu n c h a n g i n ga n dw a t e rq u a l i t yr e m a i n e ds t a b l ei nw i n t e r w h e nt h ep l a n t sa r ed o n n a n t i na d d i t i o n ，t h es e c o n do b j e c t i v eo ft h es t u d y w a st ot e s tt h eh i g h e s tp o l l u t i o nl o a di nd i 疗e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n si n c l u d i n g a r t i 6 c i a la e r a t i o n ，r e c i r c u l a t i o nr a t i ow i t h o u ts t e e l s l a ga n dr e c i r c u l a t i o nr a t i o w i t hs t e e ls l a gw h e nm ev a r i o u sp o l l u t a n t sp 嘶6 c a t i o ne 伍c i e n c yr e m a i n e d u n c h a n g e di nw i n t e rw h e nt t l ep l a j l t sa r ed o m a l l t i th a sb e e ns h o w nt h a t v s f c f c w 锄db a fp l a y ( 1 i 虢r e l l tr o l e si nr 锄o v 衄gc o n 伽【i l i n 锄t s6 o m w a s t e w a t e r d 谢n gt h ea i 川o we x p e r i m e n t ，t h er e n l o v a le 伍c i e n c yo fc o d c r 肌dt pi nv s f c f c wi sl l i g h e r l 锄m a ti i lb a f ，w h e r e 勰b a fc 趾 c o m p e n s 咖 f o r岫 d e 6 c i 锄呵 o fv s f c f c ww h e r en o s i 嘶丘c 趾t i n l p r o v e 涨m t0 n 猢o n i u m 蚰g e n 姗0 v a lw 嬲0 b s e r v c d y a ，t l l e 阍n o v a l e 伍c i e n c yo fc o d c r ，t pa n dn h 4 + _ ni nv s f - c f c wc 锄b ei m p r o v e d a p p a r e n t l yw h e nd i f 梵r c n tr c c i r c l l l a t i o nr a t i oo rv 撕o u sm a s sc o n c e n 仃a _ d o no f s t e e la r ea p p l i e d e s p e c i a l l y m e1 1 i g l l e s te 伍c i 胁c yo f9 4 6 ，7 7 9 锄d 8 0 7 f o rc o d c r ，t pa n dn h 4 + - n r e s p e c t i v e l y ， w e r ea c h i e v e dw h e n l e a i r n o wo fo 0 6l i l ，t h er e c i r c u l a t i o nr a t i or a t eo f6 0 a i l dt h em a s s c o n c e l l 她t i o no fs t e e lo f2 2 2 4g lw e r ea p p l i e d i na d d i t i o n ，t l l em e 锄 p 谢6 c a t i o ne 街c i e n c yo fc o d c r ，t pa l l dn h 4 + - nr e m a i n e d91 9 3 ，7 2 4 a i l d 7 6 4 7 w h e nt h ei n f l u e n tm e a j lc o n c e n n a t i o no fc o d c r ，t pa n dn h 4 + nt o c o m eu pw i t hl6 7 8 2 6m g l ，2 5 6 3m g la j l d21 2 0 3 m g lu n d e rc o n d i t i o n t h a to p t i m u mw o r k i n gc o n d i t i o n sm e n t i o n e da b o v e t h e p r e s e n t e dr e s u l t s d e m o n s t r a t et h a tc o d 。rp u r i 6 c a t i o ne 伍c i e n c yh a di m p r o v e d 印p a r e n t l yw h e n a n i f i c i a la e r a t i o nw a sa d d e di n v s f c f c w ，t h a tn h 4 。一np u r i f i c a t i o n e f 矗c i e n c y h a di a is e d o b v i i o u s l y w h e nt h e i n t e g r a t e dp r o c e s sa d o p t e d r e c i r c u l a t i o nw i t h o u ts t e e l ，t h a tt pp u 行c a t i o ne f 葡c i e n c yh a di n c r e a s e d o b v i r o u s l yw h e nt h ei n t e g r a t e dp r o c e s sa d o p t e dr e c i r c u l a t i o nw i t hs t e e l t h e i n t e g r a t e dt r e a t m e n ts y s t e mo fv s f c f c wa n db a fi sp r o v e dt ob ea n a b s t r a c t e f r e c 廿v ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tt e c h i l i q u ea r l dab e t t e ra l t e m a 廿v et o 仃e a t d o m e s 石cs e w a g e yw o r d s ：v 硎c a ls u b s u i 梳ec o n s l b n j c t e dw e u 锄d s ，b i o l o 西c a lc o n t a c t o ) 【i d a t i o np r o c e s s ，b i o l o g i c a la e r a t e d6 l t c 砌) o n 丘b e r 1 1 3 1 人工湿地高效去污率8 1 1 3 2 人工湿地建设成本、运行费用和管理维护费用低9 1 1 3 3 人工湿地经济效益和环境效益明显9 1 1 3 4 人工湿地对负荷变化适应能力强，容易小型化和分散式建设，适用面广9 1 1 3 5 人工湿地出水功能多样化1 0 1 1 4 人工湿地技术存在的问题1 0 1 1 4 1 设计参数还不够明确l o 1 1 4 2 湿地内部存在溶解氧浓度低和基质吸附磷饱和问题1 0 1 1 4 3 堵塞问题严重1 1 1 1 4 4 对于我国北方广大地区，季节性影响大1 l 1 1 5 人工湿地强化技术研究1 1 1 1 5 1 湿地植物层面强化1 l 1 1 5 2 溶解氧层面强化1 2 1 1 5 3 湿地微生物层而强化1 2 1 1 5 4 湿地基质层面强化1 2 1 1 5 5 组合工艺层面强化1 3 1 1 5 6 其他强化方式1 3 1 2 曝气生物滤池处理系统概述1 4 1 2 1 曝气生物滤池系统研究现状1 4 1 2 1 1 滤料研究现状1 5 1 2 1 2 机理研究现状1 5 1 2 2 曝气生物滤池对各类污染物的去除机理1 9 1 2 3 曝气生物滤池技术特点和主要形式1 9 1 2 3 1 曝气生物滤池技术特点1 9 北京化工大学硕士学位论文 1 2 3 2 曝气生物滤池主要形式2 0 1 2 4 曝气生物滤池存在问题2 0 1 3 本课题研究目的和内容2 1 1 3 1 研究目的2 l 1 3 2 研究内容2 2 1 4 研究的创新点2 2 1 5 研究方法和技术路线2 3 1 5 1 研究方法2 3 1 5 2 技术路线2 3 第二章实验设计、材料和方法2 5 2 1 组合工艺系统的提出2 5 2 2 试验装置简介2 5 2 3 纤维材料简介2 8 2 3 1 碳纤维生态草2 8 2 3 2 辫带式水处理填料2 8 2 4 复合基质材料简介2 9 2 4 1 沸石滤料2 9 2 4 2 石灰石滤料3 0 2 4 3 钢渣滤料3 0 2 4 4 页岩陶粒滤料3 l 2 5 试验水质、水量3 2 2 6 实验分析方法和仪器3 2 第三章纤维材料吸附实验3 3 3 1 试验设计3 3 3 2 实验结果分析3 3 第四章组合工艺强化试验研究3 6 4 1 曝气强化试验研究3 6 4 1 1 曝气对c 0 d 。，去除率的影响及结果分析3 6 4 1 2 曝气对，i p 去除率的影响及结果分析3 8 4 1 3 曝气对n h 。+ 一n 去除率的影响及结果分析4 l 4 1 4 试验小结4 2 4 2 【日l 流比强化试验研究4 3 4 2 1 回流比对c 0 眈，去除率的影响及结果分析4 3 4 2 2 回流比对t p 去除率的影响及结果分析4 5 4 2 3 回流比对n h 。+ 一n 去除率的影响及结果分析4 6 4 2 4 试验小结j 4 8 参考文献6 4 致谢6 7 攻读硕士学位期间发表的论文、科研工作6 8 作者简介6 9 1 1 3 3o b v i o u se c o n o n l i ca n de n v i r o n m e n t a jb e n e f i t s 9 1 1 3 4b 酬- e ra d a p t a b l eo nm ec h 锄酉n gl o a d e 斜t 0b u i l ds m a l i y 锄dd i s p e r s e d l y 9 1 1 3 5f u n c t i o n a id i v e r s i w o f c o n s t m c t e d w e t l a n de 用u e n t 1 0 1 1 4c 0 n s t m c t e dw e n a j l dt e c l l l l o l o 科p r o b l e m s 1 0 1 1 4 1i n d e t e m i n a c yd e s i 印p a r a m e t e r s 1 0 1 1 4 2l o wd i s s o l v e do x y g e nc o n c e n t r a t i o nt or e m o v ea m m o n i a na n da d s o r p t i o n s a t u r a ：t i o nt or e m o v ep h o s p h o m sw i t h i nc o n s t r u c t e dw e t l a n d s 1 0 1 1 4 3s e r i o u sc l o g g i n gp r o b l e m 1 l 1 1 4 4a f l f e c t e da p p a r e n t l yb ys e a s o n a lf a c t o r si nl a r g en o r t h e ma r e a si nc h i n a 1 l 1 1 5t h er e s e a r c ho f e n h a n c e m e n tt e c h n o l o t vo nc o n s t r u c t e dw e t l a n d s 1 l 1 1 5 1s t r e n g t h e n i n go fc o n s t r u c t e d 、e t j a n dp l a n t s ll 1 i 5 2s t r e n g t h e n i n go fd i s s o l v e do x y g e n 1 2 1 1 5 3s t r e n t h e n i n go f c o n s t r u c t e dw e t l a n dm i c o o r g a n i s m 1 2 i 1 5 4s t r e n g m 铋i n go f c o n s t r u c t e dw e t l a l l ds u b s t r a t e s 1 3 1 1 5 5e n h a n c e db yc o m b i n e dt e c h n o l o 斟1 3 1 1 5 6e n h a n c e db vo t h e rw a v s 1 4 1 2t h es u m m a r vo fb a f 1 4 1 2 1r e s e a r c ha c t u a i i t vo fb a f 1 4 1 2 1 1r e s e a r c ha c t u a j i t vo f f l l t e r 1 5 1 2 1 2r e s e a r c ha c t u a l i t yo f m e c h a n i s m 1 5 1 2 2b 久fm e c h a n i s mf o rt h er e m o v a lo f v a r i o u sp o l l u t a j l t s 1 9 1 2 3t h et e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n dm a i nf o r m so f b a f 1 9 1 2 3 1t e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so f b a f 1 9 北京化工夫学硕卜学位论文 1 2 3 2t h em a j nf o n 】 1 so f b a f ：2 0 1 2 4b a ft e c | 1 1 1 0 l o g yp r o b l e m 【s 2 l 1 3i 沁s e a r c hp u r p l o s ea n dc o n t 朗t 2 l 1 3 1r e s e 砌p 邺s e 2 l 1 3 2r 赓e 砌c o n t i 啪t 2 2 1 4r e s e a r c hi n n o v a t i o n2 2 1 5r e s e a r c hm e m o d 锄dt e c h n o l o 星c o u r s e 一2 3 1 5 1 胁e 砌m e 1 0 d 2 3 1 5 2t b c h n o l o t vc o u r s e 一2 3 c h a p t e r 2e x e p e r i m e n t a ld e s i g n m e t e r i a l s 锄d 舱t h o d s 2 5 2 11 1 i ep r o l s e d0 f c o l n b i n e dt e c h i o 舒2 5 2 2h l t r o d u c 石o no f e ) 【p 嘶m e n t a ld e v i c e 2 5 2 3h i 缸d d u c t i o no f f i b e rm a t e r i a l s 2 8 2 3 1c 缸b o nf i b e re c o l o 西c mg r 笛s 一船 2 3 2s u p e m n ef i b r em a t e r i a l 2 8 2 4h l t r o d u 靠0 no f c o m p i o s i t es u b s 仃砒em a 矧址2 9 2 4 1z l i t e 一2 9 2 4 2l i n l e s t o n e 3 0 2 4 3s i a g 3 0 2 4 4c e r a m s i t e 3l 2 51 1 l ei n f l u e n tq u a l i 付a n dq u a n t i t y 3 2 2 6a n m y s i sm e t h o d 锄da p p a r a n 璐o fe x p e r i m t 3 2 c h a p t e r 3t h ea d s o r p t i o na b o u tf i b r em a t e r i a l 3 4 3 1e x p e r i m e n t a ld e s i 驴3 4 3 2a na l y s i so f e x p e r i m e n t a lr e s u l t s 3 4 ( 、h a p t e r 4s t r e n g t h e n i n ge x p e r i m e n t a lo fi n t e g r a t e dt e c h n o l o g y 3 7 4 1s t r e n 咎h e n i n ge x p e r i m e n to f i n t e g r a t e dt e c h n o l o 影b yc h a n g i n ga e r a t i o n 3 7 4 1 1t h ei n f l u 锄c eo fc o d 。，r e m o v a ir a t e 嘶t hd i f 论r e n ta e r a t i o n 3 7 4 1 2t h ei n f l u e n c eo f t pr e m o v a lr a t e 、v i t hd i 毹r e n ta e r 撕o n 3 9 4 1 3t h ei n f l u e n c eo f n 地+ nr e m o v a lr a t ew i t hd i 拜e r e n ta e r a t i o n 4 l 4 2s l r e n 辱h e n i n ge x p e r i m e n to fi n t e g r a t e dt e c h n o i o g yb yc h a n g i n gr e c i r c u l a t i o nr a t i o 4 3 4 2 1t h ei n f l u e n c eo fc o d 。rr e m o v 础r a t e 、斩t hd i f j f e r e n tr e c i r c u l a t i o nr a t i o s 4 3 4 2 2t h ei n f l u e n c eo f t pr e m o v a lr a t e 撕t hd i f r e r e n tr e c i r c u l a t i o nr a t i o s 4 4 4 2 3t h ei n n u e n c eo f n h 4 + nr e m o v a lr a t ew i t hd i 疏r e n tr e c i r c u i a t i o nr a t i o s 4 6 4 2 4c o n c l u t i o n 4 7 4 3s t r e n g t h e n i n ge x p e “m e n to fi n t e g r a t e dt e c h n o l o g yb yc h a n g i n gm a s sc o n c e n t r a t i o no f s t e e is i a e 三i nr e c i r c u l a t i o nw a t e r ，4 8 4 3 it h ei n f lu e n c eo fc o d c rr e m o v a lr a t ew i t hd i f 诧r e n tm a s sc o n c e n t r a t i o no fs t e e is i a gi n r e c i r c u l a “o nw a t e r 4 8 4 3 2t h ei n f l u e n c eo ft pr e m o v a jr a t e 澌t hd i 能n e n tm 舔sc o n c 朗t r a l i o no fs t e e ls l a gi n r e c i r c u i a “o nw a t e r 4 9 4 3 3t h ei n f l u e n c eo fn h 4 + nr e m o v 羽r a t ew i t hd i f 艳r e n tm a s sc o n c e n t r a t i o no fs t e e ls l a g c o n t e n t s i nr e c i r c u l a t i o nw a t e r 5l 4 - 3 4c o n c l u t i o n 5 2 4 4c h a p t e r s 姗m 棚y 5 7 c h a p e r 5t h ep o l l u t 舳tl o a de x p e r i m e n t 姗d e rd i 能r e n to p e r a l i n gi n o d e s 5 3 5 4 1t h er e s e a r c ho fc o d c rc o n c e n t r a t i o ni o a d 5 3 5 4 21 1 l er e s 伽c ho f n l 王4 + - nc o n c 朗仃嘶l o a d 5 4 5 4 31 1 l er e s e a r c ho f t p c o n 咖【仃a t i 锄l o a d 一5 5 5 4 4c o n c l u t i o n 5 6 c l l a p t e r 6c 0 l u s i 锄d 跚g g e s t i 5 8 6 1c o n d u s i o n 5 8 6 2s u g g e 如伽5 8 r e f e r e n c e 6 0 a c l 【n o w l e d g 朗e n t ：6 3 p l l b l i c a t i o n s 6 4 a u t h o ri n t r o d u c t i o n 6 5 第一一章绪论 第一章绪论 水是人类赖以生存和发展的根本，全球水资源储量虽看似庞大，但目前能够被人 类开发和利用的水体所占比例很小。据资料显示，全球上水资源总量为1 3 8 6 亿立方 公里，其中海水总量占9 6 7 ，且目前还无法利用。而可利用的所有淡水资源只占地 球水资源总量的3 3 。 在我国水资源存在明显短缺的情况下，由于水资源的利用效率较低造成水资源的 浪费现象严重，除此之外，由于环境污染问题日趋严重，使得可利用水资源遭到严重 污染，甚至水体利用价值完全丧失，从而使水资源短缺现状进一步恶化。2 0 0 8 年中国 环境统计公报显示，我国全年污水排放总量为5 7 1 7 亿吨，城镇生活污水排放量3 3 0 o 亿吨，占污水排放总量的5 7 7 ，工业污水排放量2 4 1 7 亿吨，占污水排放总量的 4 2 3 。污水中c o d 。约1 3 2 0 7 万吨，其中，城镇生活污水中c o d c ，排放量占d c ，排 放总量的6 5 4 ，约为8 6 3 1 万吨：工业污水中c o d c ，排放量占c o d 。，排放总量的3 4 6 ， 约为4 5 7 6 万吨。污水中n h 。+ _ n 排放量1 2 7 o 万吨，其中生活污水中n i i 。l n 排放量为 9 7 3 万吨，工业污水中n h 。+ 一n 排放量为2 9 7 万吨。约9 2 4 的工业废水达标排放和 8 3 8 工业用水进行重复利用。 近几年来，随着我国工业、农业等产业结构的调整和优化，以及城市化战略的有 效实施，在推动经济快速发展的同时，城镇建设的步伐明显加快，其带来的环境问题 已经明显成为限制经济快速发展的关键瓶颈，尤其是城镇污水处理问题更加突出。我 国现有两万多个城镇的生活污水处理率还不到l ，是造成我国水环境污染的主要因 素之一，因此，未经处理的城镇污水直接排放使中小城镇自身区域内的环境污染日趋 严重的同时，也致使一些城镇污水成为了区域性水环境污染的重要污染源，使我国水 资源严重缺乏的现状进一步恶化。目前，我国将近两万多的中小城镇绝大多数没有污 水处理没施，在新开发的旅游风景点、经济开发区、疗养院、度假村、铁路车站、机 场、居民小区等分散的人群聚居地，其生活污水绝大多数以直排的方式进行排放。除 此之外，环境保护设施建设明显滞后于城镇经济发展速度，随之而产生的污水污染问 题甚至成为阻碍社会经济发展的重要因素。所以，切实充分的利用中小城镇区域性特 点，创新性的开发适合城镇的污水处理技术和工艺具有很大的必要性和紧迫性，对促 l 北京化上大学硕 j 学位论文 进我国城镇经济的可持续发展具有重要意义。 1 1 人工湿地处理系统概述 1 1 1 人工湿地技术国内外研究进展 人工湿地是2 0 世纪7 0 年代从德国兴起的一种新型生态型污水处理技术，是通过 人工模拟天然生态湿地系统而修建的具有天然生态系统多方面降解功能的，并且能进 行人工监督、控制和管理的湿地处理系统。湿地土壤是由一定比例的复合人工填料构 成。底部通过铺设防渗膜来对湿地进行防渗处理或者采用粘土封闭成防渗水层，选择 并种植对各种污染物具有高效吸附降解的植物，通过湿地水生植物自身的代谢过程进 行吸收、转化和降解和基质的过滤、截留和物理化学吸附作用以及基质表面的微生物 和生物膜的吸附、交换和降解三个方面的协同作用，从而实现对污水中有机物、氮、 磷等去除，使水质得到净化的生态净化系统。 1 9 5 3 年，德国的m a xp 1 a n c k 研究所首次采用人工湿地工艺对污水进行净化处理， 同时s e i d e l 博士经过试验研究发现芦苇对无机和有机污染物具有高效降解能力。2 0 世纪6 0 年代中期，s e i d e l 与k i c k u t h 共同研究了“根区法”，并于1 9 7 2 年由 k i c k u t h 提出了根区理论。该理论推动了对人工湿地污水处理的试验研究，掀起了人 工湿地研究与应用的“热潮”。人工湿地已经在欧洲、美洲、非洲等地广泛应用。当 前，在英国、丹麦和德国至少有2 0 0 多个人工湿地系统处于运行状态，其中多数为地 下潜流人工湿地；同时8 0 多个人工湿地系统在新西兰被投入使用；在美围，其中用 于处理城镇生活污水、工业生产废水和农业面源污水的人工湿地工程有6 0 0 多个，用 于处理煤矿废水的人工湿地工程有4 0 0 多个，用于处理乍物污泥的人工湿地工程也有 5 0 多个，除此之外，约4 0 个人工湿地系统被应用于处理城市暴雨径流等面源治理。 在处理工业、农业、生活污水方面，人工湿地污水处理系统得到了大规模和大范围的 应用；在景观绿化等方面人工湿地系统所体现的环境效益和社会效益也越来越大。 目前，国外对人工湿地系统的研究i 婴集中在对湿地系统的设计方面的研究、湿 地生态系统研究和人工湿地在特殊行业废水的处理上的应用。在湿地系统设计方面主 要包括对各种类型人工湿地的水力学模型、设计参数的研究和确定以及湿地面积规模、 湿地布局、进水污染负荷等对各种