（环境工程专业论文）造纸废水有机污染物在人工湿地中的迁移转化规律研究.pdf

攘要 造纸废水有机污染物燕人工湿地中的迁移转化规律研究 东南大学 博士研究生：丁成导师：王世和教授杨春嫩教授 摘要 采用人工湿地处理污水是一项低投入、低能耗、低避行成本、高生卷环境效益的曩程技术。通 过对造纸缓承灌溉芦苇入王湿施雏试验释实践，系统磷究了造纸废承审毒要有杌污藤携在久工淫建 中的迁移转化规律、控制技术及其对环境的影响，为人z 湿地长期稳定运行与管理提供科学依据。 研究的耋溪内容包括： 在赛簸室模攘条舞下磷究了造纸玻承有梳污染秘残入芏芦苇遵琏土壤孛静暖酣穆链，考察7 p h 、土壤有机质、离子强度等对土壤吸附有机污染物的影响。造纸废水有机污染物在 疑地土壤表面 豹吸附量随着吸附对同驰延长两增加，弗鼠在开始增加的速率较抉，耐磨逐渐减缓，暇跗在2 4 0 m l n 后可达魏袭瓣平衡，吸辩渤力学过程符念h g e 留豫一缀方程，相差系数为0 9 8 4 8 。f r e u n d l i c h 碾醚 等温式可以很好的描述造纸废水有机污染物在土壤中的吸附行为，试骏的四种土壤的吸附常数弱 介于0 0 0 0 6 - 0 0 0 1 5 。由予西 值对造纸废水中有机污染物的构型产生影响，导致士壤封有机污染物 的暖辩鬣隧p 珏值舞高霹减小丽壤溶液静离子强发降低后，壤辫凌承孛有祝污絷物斡啜辩羹 有所增加。 通过造纸痊承有机捋染耪在湿地土壤中的静态吸驸、动态降解等一系列试验，结念利用污染物 在壤串迁移转纯的数学模型，撵湾了释絷钫在人工灞地中豹迁移转德过程及艇律。掇据现场溅试 的降雨量、蒸发量、芦苇蒸腾量及稳定塘、苇田的水质、水温等数据，核算了造纸废水处理的有机 负荷和蒸散负萄。从有机污染锯在湿地中静迁移转化，灌溉对芦苇生长和生态环境影螭等方瑶提出 入工湿地处理造纸废承的技术要点，表明在采取有效接制措藐鲍薷褥下，造纸废永瀵溉芦苇天工漫 地对芦苇的生长有促进作用，对人工滠地系统的生态环境不会造成不利影响。 详鲻研究了漂白废水中有机氯在土壤中的吸驸援律，在考察有机籁土柱游溶特性懿嗣时，测定 了经造纸壤水长期灌溉入工湿地土壤的研提取有机氯分稚特征。结聚裘明，可吸辩裔枫氯在壤中 的吸附规律符合f r e u n d l i e h 等温式，且在米灌溉土壤和已灌溉2 a 土壤中的吸附常数肠分别为7 3 4 1 0 和4 9 5 0 1 ， # 线性程度常数l n 分别为0 5 0 2 4 和0 6 1 0 8 ；经漂白废承游溶t 5 d 的土拄渗滤液中有较 多的a o c i ( a b s o r b a b l eo r g a n i cc h l o r i n e ) 8 ，废水中的寄机氯被土壤大鳘吸附，虽在袭层中含量最 东南大学博士学位论文 高。经造纸废水灌溉1 a 、2 a 、3 a 后的土壤袭层e o c i ( e x t r a c l a b l eo r g a n i cc h l o r i n e ) 的平均含量分 剐为4 4 s g g 、1 0 3 5 l g 糠和1 0 0 7 p g g ，譬主壤背景值相比鸯明显于 赢。 通过现场调查、盆簸试验和采样分析，研究了用造纸废水灌溉海涤芦苇湿地对土壤理化性质， 微生携数量_ 帮芦苇生长获提黪影嚷。结鬃袭明，灌溉器壤巾瓣毒撬涎染掺、n 和p 、多嚣芳径簿 含量均有所升离，土壤盐份含量明显下降；同时，土壤中的细菌、放线菌和霉菌均大幅殿增加。一 定浓发的造纸凌承灌溉辩涅建芦薷静生长糟诞遗季# 闱，对壤有改良作用，毽璇永浓度道离掰对土 壤的耀化性能费不利影稚。本研究推荐造纸废水灌溉芦苇人工湿地的适宜c o d e r 浓度为1 5 0 0 删肛 以下。 关键词：人工湿地；造纸废水；有机污染物；鸯机氯；多环芳烃 t r a n s l a t i o no fo r g a n i cp o l l u t a n ti nc o n s t r u c t e dw e t l a n d t r e a t m e n ts y s t e mi r r i g a t i n gw i t hp u l pw a s t e w a t e r n a m eo f g r a d u a t e ：d i n gc h e n g s u p e r v i s o r ：p r o f w a n gs h i h e p r o f y a n gc h u n s h e n g a b s t r a c t e c o l o g i c t r e a t m e f f t s y s t e m i s a t e c h n o l o g y o f l o w i n v e s t m e n t , l o w e n e r g y c o n s u m p t i o n , l o w o p e r a t i n g e x p e n s e , a n di si nf a v o ro fe n v i r o n m e n t t r a n s l m i o nr u l e , c o n t r o l l i n gt e c h n o l o g ya n de n v i r o n m e n t i n f l u e n c eh a v eb e e nf u l lr e s e a r c h e di nl a ba n di nac o n s t r u c t e dw e t l a n di r r i g a t i n gw i t hp u l pw a s t e w a t e r , p r o v i d e ds c i e n t i f i cw a r r a n t i e sf o rt h em a n a g e m e n to f w e t l a n da n dt h eu n d e r s t a n d i n go fi t sf i m c t i o n t h e m a i nr e m a t c hf i n d i n g si n c l u d e ： a d s o r p t i o no fp u l pw a s t e w a t e ro r g a n i cp o l l u t a n ti nw e t l a n ds o i l s ，a n dt h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n t i a l p m m n e t e ra f f e c t i n gt h ea d s o r p t i o n , s u c ha sp hv a l u e , c o n c e n t r a t i o no f s o i lo r g a n i cl u a h o r ( s o ，v 0a n di o n i c s t r e n g t h w e r es t u d i e d r e s u l t ss h o w e dt h a t ，t h ea m o u n to f t h ep o l l u t a n ta d s o r b e do ns o i l sw e g r a d u a l l y i n c r e a s e d 鹬t h es o r p t i o nt i m ep r o l o n g e d s o r p t i o nr a t e ss h o w nt ob eb i p h a s i c , g e n e r a l l yi n v o l v i n gaf a s t i n i t i a ls t e p , f o l l o w e d 姆av e r yl o ws u s t a i n e da p p r o a c ht oa p p a r e n te q u i l i b r i u m 。i nk i n e t i ce x p e r i m e n t s , a p p a r e n ts o r p t i o ne q u i l i b r i u mw a sr e a c h e di n2 4 0 r a i n , a n dk i n e t i cc u r v ec o u l db ef i t t e db yf i r s to r d e r k i n e t i ce q u a t i o n t h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n ti s0 9 8 4 8 ，f r e n n d l i c he q u a t i o nw a sf o u n dt ob em o s tf i t t e dt o t h e e q u i l i b r i m n i s o t h e r m s f o r t h e p o l l u t a n t a d s o r p t i o n o n 瓤s o i l s w i t h t h e a d s o 喇o n c o n s t a n t r a n g e d f r o m o 0 0 0 6t oo 0 0 1 5 t h ea m o u n to f t h ep o l l u t a n ta d s o r b e do ns o i l sw a sg r a d u a l l yd e c r e a s e d 鹅p hi n c r e a s e d 。 w h i l ei n c r e a s e da si o n i cs t r e n g t hd o w n t h em a t h e m a t i c a lm o d e l 黼e s t a b l i s h e db yas e r i e so fe x p e r i m e n t ss u c h 搽缸$ o r p t i o na n d d e g r a d 蛳o n , w h i c hh a sa d m i n i s t e r e dt oi l l u s t r a t et h et r a n s l a t i o nr u l eo f t h ep o l l u t i o ni nw e t l a n d o r g a n i c l o a da n de v a p o t r a n s p i r a t i o nl o a do ft h ew e t l a n dw a sc a l c u l a t e da c c o r d i n gt or u i n f a l le v a p o r a t i o n , t r a n s p i r a t i o n , w 辩嚣q u a l i t y , a n dt e m p e r a t u r e , e t c t h ek e yp 。f n o ft h i st e c h n o l o g yf o rt r e a t i n gp u l p w a s t e w a t e rw i t hc o n s t r u c t e dr e e dw e t l a n dw a so f f e r e df r o mt h ev i e w p o i n to f t h ep o l l u t i o n st r a n s l a t i o n , t h e i n f l u e n c et or e e da n de c o l o # c a le n v i r o n m e n t s i tw o u l dn o tb r i n ga n yd i s a d v a n t a g et ot h ee n v i r o n m e n ti f t a k i n gt h ea p p r o a c hw ep r o v i d e t h ea d s o r p t i o ne q u i l i b r i u ma n dl e a c h i n gc h a r a c t e r i s t i c so fo r g a n i cc h l o r i n eo i ls o i l s 帆s t u d i e db y m e a no fs o i lc o l u m nm e t h o d 鹕h 毽b l e a c h i n gw a t e ri nl a b o r a t o r yc o n d i t i o n s o i ls a m p l e s 雠c o l l e c t e d f r o mt h ew e t l a n dt h a ti r r i g a t e dw i t hp u l pw a s t e w a t o rf r o mo n et ot h r e ey e a r s , a n da l s oa n a l y z e df o r t h e l 东簿大学陴士学位论文 d i s t r i b u t i n gc h a r a c t e r i s t i c so fo r g a n i cc h l o r i n ei ns o i l s 。r e s u l t ss h o w e dt h a tm e a s u r e de q u i l i b r i u m i s o t h e r m sf u ra b s o r b a b l eo r g a n i cc h l o r i n e ( a o c 0i nt h es o i l sw e r eo f f r e u n d l i c ht y p ew i t ht h ea d s o r p t i o n c o n s t a n t7 3 4 1 0i nt h es o i l sw i t h o u ti r r 蟾a t e da n d4 9 5 0 1i r r i g a t e df u r2y e a r s t h en o n l i n e a re o n s t a l r sw e r e 0 5 0 4 2a n d0 , 6 1 0 8 ，r e s p e c t i v e l y t h ea o c tw a sd e t e c t e dl nt h el e a c h a t e , i tw a sf o u n dt h a tm o s to ft h e a o c lw a sa d s o r b e db yt h es o i l s ，e s p e c i a l l yt o p s o i l t h ea v e r a g ec o n t e n t so fe x t r a c t a b l eo r g a n i cc h l o r i n e ( e o c i ) w e r e4 4 8 嵋幅1 0 3 5 i t g g a n d1 0 0 7 i t g gi nt h et o p s o i li r r i g a t e df o rl a , 2 aa n d3 ar e s p e c t i v e l y , w h i c hh a di n c r e a s e dd i s t i n c t l yc o m p a r e dw i t ht h eb a c k g r o u n dv a l u e t h r o u g hf i e l di n v e s t i g a t i o n , p o te x p e r i m e n ta n ds a m p l ea n a l y s i s ，e f f e c t so l lt h es o i l s , a n i m a l c u l e sa n d r e e d si r r i g a t e db yp u l pw a s t e w a t e ri ns e 勰h o r ew e t l a n dw e r es t u d i e di nt h i sp a p e r r e s u l t ss h o w e dt h a tt h e a r a o r n to f o r g a n i cm a t t e r , n i t r o g e n , p h o s p h o r u sa n dp o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a h s ) i nt h es o i l s w e l ei n c r e a s e d ，a n da l s ot h es a l tp r o p o r t i o nw a sd e c r e a s e d c o n t e m p o r a r y , e x p e r i m e n te x h i b i t e dad i s t i n c t i n c r e a s ei nb a c t e r i a ，a c t i n o m y c e t e sa n df u n g ia f t e rt h es o i l sw e r ei r r i g a t e d i td i dw e l lt ot h es o i l sa n dr e e d s i r r i g a t e db yp u l pw a s t e w a 把r , b u tt h e r eh a ds o m es i d e - e f f e c t 珏t h ec o n c e n t r a t i o nw a st o oh i g h , a n d 妇 f e a s i b l ee o n c a n t r a t i o no f w a s t e w a t e rf o ri r r i g a t i n go nr e e d sw e t l a n d sw a sb e l o w1 5 0 0 m g ，l k e y w o r d s ：e o o s t r u c t e dw e t l a n d ；p u l pw a s t e w a t e r ；o f g a n i cp o l l u t i o n ；o r g a n e c h l o r i n e ；p a h s i v 东南大学学位论文独锲性声明 本人声明所呈交静学髓论文是我个人凌导师指导下避行靛研究工撵及取褥的研究成栗。尽我所 知，除了文孛特别加强舔涟和致谢的琏方绛，论文孛不毽含其铯大已经发表或撰写避静研究成果， 也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证粥而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表泳了谢意。 研究嫩签名：辩一半 莽锛二嚣瓤垒尹o 东南犬学学位论文使用授权声明 东南丈学、孛蓬科学技术信息研究掰、萤家塑书镶鸯投缳置本人群送交学谴论文驰复印舞和电 子文档，霹以采用影窜、缩印或其健复制手段保存论文本入电子文辎翡海容和纸质论文静内容穗 一致除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或 部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授枚东南大学研究生院办理。 研究生签名；二丞垒暑耀签名：至羔兰至运白霸意塑竺蚤 第一章前富 第一耄前言 l 。l 璎究背景 人工滠地c c o n s t r u c t e dw e t l a n d c w ) 是2 0 世纪7 0 年代发展起来的一项新的污水处理技术i l l 。人 王湿她是人工建造瓣、可控劐豹纛工程纯静滠邈系统，是透过对是然生态系统孛掳壤、纯学鹚生物 作用的优化组合来设计和建造的。它共有处理效果好( b o d ，去除率可达8 5 9 5 ，c o d c r 去除 攀可达8 0 以上，处理出水中静b o d 5 ，l 、于1 0m g r l 、s s 小于2 0m g 龙) 、氮、磷去除畿力强( 对 t n 和t p 的去除率分别可达6 0 和9 0 ) 、运行维护管理方便、投资及运行费用低等特点p ”另外， 宅还能有效地处理多种废水，如生活海水l 司、工业废水 7 “t o 】、垃圾渗滤液【l l l 、农业面源污染控制1 “4 1 等。人工滋地由于冀有这些优点。鑫1 9 7 4 年前疆德首先建造人工邂建处璞系统臻来，这顼技术在欧 洲许多国窳得到了推广应用，并在荑园、加拿大和新西兰等国家得到迅速发展【“据最近的调查 绕诗，在敬溯裁育6 0 0 0 多斑缝理辕南污承懿入工湿逢，在j 美蠢1 0 0 0 多瘫娃理羰帝污求和多种工 业废水的湿地系统l l 】，世界其他地区的应用数目也在迅速增加。我国在“七五”期间开始人工瀑地的 鞲究工穆。国家臻缳舞华南黪缳褒在滚甥垂涎统建造7 蠢建嚣积为1 2 ，6 h m 2 、楚毽媲摸为3 1 0 0 m 3 d 的人工湿地示范工程f 1 9 1 ；北京市环保所在北京昌平县建成处理规模为5 0 0m 3 d 的芦苇湿地示范工 爨；天津密环保黪建成了试验室援摸豹人工澎她研究系统，并在1 9 8 7 年建成了我溷第一痊占地6 h m 2 、处理规模为1 4 0 0r a 3 d 的芦苇溉地工程 捌。用人工湿地处理污水是国内外方兴未艾的治理技 术，它在保护生态环境和节约能源及投资方蕊具有传统_ = 级生化处理技术难以比拟的优点；作为一 域低投入、低能耗、低运行成本，能提高生态环境效益昭治理技术，它越来越受到社会的关注和欢 迎。 霹薪一般所指鳍人工潼地系统帮楚指挺承穗耪系统，挺承菝锈中芦苇蔽焉最为广泛霉, 2 2 1 。芦苇 能去除废水中大量的有机和光机污染物；一些污水中的细菌在通过种植的芦苇时消失( 大脑蒲、肠 塔毽，涉门琵蓥) ；戴拜，芦攀能麸承孛去豫熏金羼季拜羰承证台兹 勰均。土程纪a 、丸+ 年代，芦苇 人工湿地在世界许多国家得到快速发展，已有数百座芦苇人工湿地系统投入使用。芦苇已照国际上 公浚熬人工湿她楚理污瘩戆嚣选蓬貔。强兹， 鼗器各毽莛投入大爨天力弱镶力研究，著不麟浚进芦 苇人工漫地技术。 矬达集蛰在苏取灯纸韭露辍公司因她割宣，采用i l 芦萼人工漫地述孬循环灌溉熬废袁资滋纯秘 用方式，利用海涂湿地建成造纸废水篓皂态治理工程，为造纸废水治理开辟了新的途径【2 ，j 。该公司主 溪采援厂内预妊理与厂并生态处理撼缝合的配套寿寨浚理生产过程孛产生的造纸废承，厂癍建成了 黑液分离、碱木素回收，纤维回收和白水回用装置；厂外建成了2 2 3 5 1 m 1 2 生态处理场，主要包括稳 定塘系绕、灌捧系统、苇蹬系统和试验田系统。该公司在造纸玻农处理工程设计建设中采取了两项 措施：一是从厂区到稳定塘铺设了2 5 公里钢管，废水实行密闭输送；二是生态处理场用商规格的 大堤匡露，形成一个独立的水系，嬲麟了与夕 围承体的联系。废水中的霄机物在苇田湿地中被降解 的同时，大量的水份因较强的大气蒸发和芦苇的蒸腾作用而消耗掉。利用入工湿蛾簸理造纸废水， 东南丈学博上学位论文 不议仅在于处耀废水，更是废水资源仡再利用的过程，在这个过程中可以实现滠地系绕内的污染净 化。在湿地中擞长芦苇，一方面可解决纸厂的原料来源，促避经济的发展：另一方面通：过造纸原料 的改进，使造纸废水的处理难度降低，使进入人工泓她的物质最终通道芦苇的产出而排出湿地系统， 保持滠地系统的物质平衡吐由予该公司位于国家一级渔港一黄沙港镇附近，殿处于江苏盐城国家 缓珍禽自然保护区丹顶鹤自然保护区的试验区内，环境敏黪性极强。该生态治理工程是否会对周 围环境造成不良影响，特别是国家级丹顶鹤保护区的影响问题成为社会关注的焦点。为了进一步弄 清造纸凌求主簧污染物在局部环境中豹迁移和转纯靓律，搽讨污染控制的授术方法，为造纸废承的 资源化利用和建立苇纸体化生蒜工业园隧提供科学依据，颁对以下几方面进行深入研究；造纸 褒承燕要污染物在芦苇滠缝整理避程孛的迁移和转纯规律；提离造纸废水孛肖视污染物在芦苇滠 地系统中转化效率的措施：利用人工湿地生态系统处理造纸废水的运行管理；利用不同浓度的 造纸凌承对芦苇迸行污灌，研究芦苇湿逸系统对污絷物静酶解辘力和覆承对芦蒂湿遣生淼系统弱影 响；工程运杼对环境的影响与控制对策。 1 2 研究内容及主囊创新点 一嫒诀为，久工瀑缝生态系缝是透过携瑾、他学及生纯兰耱过鬈瓣秘弱终臻净纯污絷魏。该入 工湿地基质主臻是土壤，土壤被褥成是高效的活过滤器，它的净化功能主要由以下几个部分组成： 燕携摄的吸收岛降解；壤中微生物戆降释、转纯露爰；壤茨俸鹣壤黪箨焉、离子交羧终晏l 、过 滤作用等。微嫩物作为分解者在人工湿地中起着至荚重要的作用，主隳的生物化学反应犬多是在微 生物箨酶魏作耀下进嚣瓣。漫缝巾戆擅镌辘够扶废窳中l 爱l | 芟荣葬勃质掺为蠡龛袅长蹶震静营葬锈露 使污染物去除；同时，由于植物对氧的输送作用，将空气中的氧运至根部，再缀过扩散，在根部形 成努畿医、兼氧区和厌氧医，毒剃于舂掇污染耨豹黪妻孚。嚣内势学者瓣人工漫恁去除污赣! 物辊理酌 研究童要集中槎以下几方面：( 1 ) 人工湿地尤其是潜流型湿地对有机碳，氮、磷及重金属的降解或去 除援德；0 ) 优先污染物( p a h s 、多氯联苯等) 在鱼然湿地秘入工湿蛾孛熬降瓣与分毒规律；( 3 ) 不 同植物人工湿地生态系统对污染物的去除规律；( 4 ) 人工湿地的模型研究，通过模型的研究来预测污 染物的降解规德与分布特性；包掇鑫饕污染物雏反皮动力学模型。 本研究内容主要包括以下几方面： 1 ) 造纸覆拳毒搋浮繁物在芦苇人工浚缝中戆缀辩与瓣暇撬霉 ( 2 ) 造纸废水有机污染物在芦苇人工湿地中的降解规律，包括在瀑地水环境中与湿地土壤环境 孛熬黪解燕律，大王湿拣拳量平鬻分辑及葵实现痊瘩零搀菝戆可孬牲论涯 ( 3 ) 造纸废水有机污染物在芦苇人工湿地中的趱移规律与控制技术 ( 毒) 造纸凌汞孛舂裁羲在芦苇久工短戆孛匏迁移每分布特征 ( 5 ) 芦苇人工湿地处理造纸废水的环境影响及用较高浓度造纸废水灌溉湿地芦苇的可行性分 析。 本研究主要创新点肖三个方面： 2 第章前寄 ( 1 ) 课题在国内外率先缩合2 2 3 5 h m 2 人工湿地的大规模实践，系统地探讨了造纸废水中有机污染 物、可吸戳有机氯化物、钠离子等在芦苇湿地巾的分布特征及逶移转化规律，探讨实现碱法制浆造 纸中段废水生态利用的闭路循环、这到零排放的可行性，解决了利用海涂芦苇人工湿地处璎造纸废 水，实现苇浆一纸体化的技术难题，有力地摊动了制浆造纸企舭的循环经济建设与海涂区生态环 境保护。 ( 2 ) 课题经过三年多系统辩 究，提出了稳定塘和芦苇人工湿地处理造纸废水的有机污染负荷和废 承蒸散负荷的数值范围及箕污染控制技术措施。运用霄荚数学穰撵，系统研究7 造纸废东在海涂芦 苇湿地的迁移转化舰律，并根据造纸废水灌溉芦苇湿地对地下水、土壤和芦苇生长的影响，提出了 造纸废永灌溉芦苇缀她的工艺条佟和技术要求。 ( 3 ) 进行了较高浓度( c o d s _ 1 5 0 0 m g l ) 制浆造纸废水灌溉芦苇人工漫地的试验，提出了相应的 瘩信管瑾慰策窝浮瀵承震建议标准，翎逢性堍解决7 离浓度毒凝缓承瀵溉淀遗芦苇瓣技术鼹趱。 1 3 研究的理论意义与实用价值 本研究针对人工湿地处理造纸废水的实践进行系统深入的研究，探讨造纸废水有机污染物在人 忑湿建求俸，壤巾戆迁移转纯燕律，透过试验室豹夺试与太旋试验珥熬实黢，磷究表蘧滚人工湿 地工艺技术参数，其研究成粜对推动人工湿地处理废水理论与技术的发展具有要意义。 本磁究在大量壤论分攒秘运蠡实践豹基磷上，撵凄了合理的建纸废承灌溉苇豳瓣本质试行标准 和污染控制措施，不仅可确保废水治理效果，同时对环境也不构成危害。研究成果立足于芦苇湿地 生态工程运撂过援蜜黢，对嚣内其它赣条搏的企业废承澹理有爨装作翅，慰同类生态工程的建设具 有明显的示范效应，对废水生态治理工程的推广与应用具有积极的推动意义。特别是对造纸废水生 态治理工程的实藏耱进一步完善具饔巍接摆导 # 用，势建设苇缀一体化生态工业园区，走循潮：经济 之路提供了科学依据。 参考文献 【1 】沈耀赶，王海魏万患娟废水生物处理新技术一理论与应用湖。北京：中国环境科学出版社， 1 9 9 9 ，2 6 5 - 2 9 2 【2 】于少鹏，王海鹱，万忠娲，等。人工湿地污水处理技术及其在我国发展的现状与前景【j 】地理科 学避震，2 0 0 4 0 ) ：2 2 - 2 9 1 3 】宋惑文，毕学军，曹军。人工湿地及其在我国小城市污水处理中的应用【j 】生态杂志，2 0 0 3 ，2 2 ( 2 ) ：弹7 s f 4 】袁东海，任全j 高士祥，等几种湿地械物净化嫩活污水c o d c r 、总氮效果比较明成用生态 学掇。2 0 0 40 2 ) ：2 3 3 7 - 2 3 4 1 【5 】张笑，史莉，彭润芝，等地沟式污水土地处理和人工湿地中植物对磷去除的效果研究川农 韭邵境籍学孥报，2 0 0 3 ，2 3 0 ) ：1 5 1 1 5 3 f 6 】w a n gx ，b a ix ，q i uj ，e t a m u n i c i p a lw a s t e w a t e r t r e a l a n e n tw 砒p o n d - c o n s t r u c t e dw e t l a n ds y s t e m ：a 3 东辩大学博学位论文 c a s es t u d y 【j 】w a t e rs c it e c h n 0 1 2 0 0 5 ，5 1 ( 1 2 ) ：3 2 5 3 2 9 。 f 7 lh e a lk v , s a l tc a ，t r e a t m e n to fa c i d i cm e t a l - r i c hd r a i n a g ef r o mr e c l a i m e dp 1 w a t e rs e it e c h n o l 。 1 9 9 9 ，3 9 ( 1 2 ) ：1 4 1 - 1 4 8 【8 】8 k n i g h tr l t h eu s eo ft r e a t m e n tw e t l a n d sf o rp e t r o l e u mi n d u s t r ye f f l u e n t sf j 】e n v i r o n m e n t a l s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , 1 9 9 3 3 ( n ：9 7 3 - 9 8 1 嘲王瑾，肇嚣平，麓藐襻。人王滋遗楚壤皂素凌瘩生产镶试骏磅究翻安全与强境王纛，2 0 0 5 0 ) ： 3 5 - 3 7 【1 0 】v i h o v s e kd ，k u k a n j av c o n s t r u c t e dw e t l a n d ( c 、nf o ri n d u s t r i a lw a s t e w a t e r t j w a rr e s ，1 9 9 6 , 3 0 ( 1 ：2 2 8 7 - 2 2 9 2 【l l 】石岩，万新南人工滋圭电系统在垃圾渗滤液中的应璃l j 】水土保持姘墨2 0 0 5 ( 2 ) 1 3 8 - t 4 0 【1 2 】k a n t a w a n i c h k u ls ，s o m p r n s e rs t u s i n gac o m p a c tc o m b i n e dc o n s t m e t e dw e t l a n ds y s t e mt o 删 a g r i c u l t u r a lw a s t e w a t e rw i t hh i 曲n l t r o g e n j w a t e rs c it e c h n o l 。2 0 0 5 ，5 l ( 辨：4 7 - 5 3 【1 3 】裁藐张，刘奏，章麓鼍等天工漫鲍在菲煮潺污染羧期串静瘦弱翻牮中科技大学学报，2 0 0 4 ( 3 ) ：4 0 - 4 3 【1 4 】许春裁，周琪，宋乐平人工湿地在农业面源污染控制方面的应用【j 】重庆环境科学，2 0 0 1 ， 2 3 ( 3 ) ：7 0 - 3 4 【l5 】h a m m e rd a ，c o n s t r u c t e dw e t l a n d sf o rw a s t e w a t e rt r e a t m e n tt m m i c h i g a n ：l e w i sp u b l i s h e r si n c 1 9 8 5 ，5 2 0 i 6 ld r i z oa ，f r o stc a ，g r a c ej p h y s i e o - e h e m i c a ls c r e e n i n go f p h o s p h a t e - r e m o v i n gs u b s h a t e sf o rl l 辨i n m 搬酵锄s y s t e m s j w a rs e it e c h , 1 9 9 9 , 3 3 国：3 5 9 5 - 3 6 0 2 【1 7 1w i t t g r e nl i b m u t r i e n tr e d u c t i o ni n 撇i n - s e r i e se o n s t n l c t e dw e t l a n ds y s t e mt m a t 她l a n d f i l l l e a e h a t e 棚w a ts e it e e h , 1 9 9 4 ，2 孵) ：2 6 7 - 2 7 2 【l 司吴亚茭久工涅恁在瓣嚣兰戆应弼戮。涯苏拜凌释羧，2 o ，1 3 0 ) ：3 2 - 3 3 f 1 9 】王薇，俞燕，王世和人工湿地污水处理工艺与设计明城市环境向城市生卷，2 0 0 1 ，1 “1 ) ： 5 9 - 6 3 犯o 】宋卷j 0 毕学军，营攀人工湿地及其入在我国小城审污求处理中静癍用p l 。生态学杂志，2 0 0 3 ， 2 越3 ) ：7 4 - 7 8 【2 1 】成水平，吴振斌，况蠛翠人工湿地植物研究哪湖泊科学，2 0 0 2 ，1 4 ( 2 ) ：1 7 9 - 1 8 4 【2 2 c o o l x rbg r e e nb r e e db e dt r e a t m e n ts y s t e m sf o rs e wa g et r e a u n e n ti nt h eu k - t h er i r s tl o y e a r s e x p e r i e n c e j + w a ts e it e c h , 1 9 9 5 ，3 2 ( 3 羚1 7 - 3 2 7 2 3 】p l a t z e rc ，m a u d hk s o i lc l o g g i n gi nv e r t i c a lf l o wr e e db e dm e c h a n i s m ，p a r a m e t e r s ，c o n s e p u e n c e sa l l s o l u t i o n s j w a ts e it e c h ，1 9 9 7 ，3 5 ( 5 ) 1 7 5 7 - 1 8 1 犯4 】李科德，胡正嘉。芦攀凑系统净纯污瘩的规理【j 1 孛黧环境科学，1 9 9 5 ，1 5 ，2 ) ：1 4 0 - 1 4 4 【2 5 】丁威，攀风翥，杜宫鎏等双，灯纸业眷限公司造纸凌求生态治理工程零摊教的研究【j 1 环境工 程，2 0 0 3 ，2 l ( 3 ) ：2 3 - 2 5 4 第二章人工湿地处理废水技术与理论 第二章人工湿地处理废水技术与理论 2 1 人王湿邈鳇概念 由于i 驻地类型的多样性、分布的广泛性、面积的差异性、淹水条件的翁变性以及湿地边界的不 确定性，羧鞋怼浸媲进霉蛰学匏定义毙较霾难，毽藩巍光统一豹、被普追认舄豹湿戆定义。灏器巧 境与发展火会制定的关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约将湿地定义为：湿地系指 誉趣其为必然或a 王，长久袋誓时之潮泽她，泥炭地或水域地带。带有或耱止或流动、或为淡水， 半成水或咸水水体者，包括低潮时永深不超过6 m 的水域l l l 。美豳著名的滋地研究、设计与管理专 家h a m m e r 博- j z l 2 蹿将人工湿地定义为：“一个为了人类利用和利箍，通过模拟自然湿地，人为设计 岛建造的融饱和基质、挺水每沉永植被、动物和永体维成的复合体”夏汉平8 溶入认为：入誓湿魄 怒指通过模拟天然漩地的结构与功能。选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为设计与建 造的温缝。高拯民、李宪法”海诀兔：澄连楚遴系统( 袭蟊流入工湿逢) 怒将污承蠢效控裁撼投配 划经常处予饱和状态、生长宵像芦苇、香蒲等沼泽水生梳物的土地上，污水在沿一定方向流动过程 巾在耐承镶耪帮壤联合终溪下褥刭净亿静一耱建处璞系缝。瓣嚣，霹乎人工滋她虽无绫一豹定 义，但水体、基质、水生和i 照生植被咀及微生物是构成人工湿地污水处理系统的四个基本组成要素 掰。 2 2 湿地基质，水生植物和微生物在系统巾的作用 人工纂质，水生植物和微生物是人工湿她的主要组成部分。人工基质为微生物的生长摄供稳定 的依酣表鞲，为承生植物提供载体和营养物质，并通过一些物理和化学途径净化污水；水生植物除 鬣接吸收涮用污水中的营养物质及吸附、富集一些有毒有害物质外，还寄输送氧气麓穰区帮维持承 力传输的作用；微生物的代谢作用是污水中有机污染物降解的主要机制。嗣时，三者相互联系，互 为因果，澎成一个多冬生系统。废永可豁在天王麓矮缝藩审流动或崧床体豹袭嚣流动，并在旅瓣表瑟 种植具有污水处理效果好、成活率离、抗水性强、生长周期长、荧观及具有经济价值的水生植物 誊废承濠缝酵，霾傣爨被夫童基虞及拣耱搬系驻拦截骛，骞辊污凝豹逶过生物貘熬啜瓣，羁纯及雾 化作用而得以去除】。因瀑地植物根系对氧的传递释放，湿地床腰及其周瞬的微环境中依次呈现出 好氧、款戴和瑷氧靛态，毒铡于硝纯、反硝诧髂用及微裳耪对骥貔过量积累捧用，达到残除氮、磷 的效果，最后通过i 娃地基质的定期更换或植物收割使污染物质最终从系统中去除【s - 9 。一般地，污水 巾不溶性褥极污染物通过湿她的沉淀、过滤作瘸，可以缀快地被截罾而被微生物和j 用；污水中可溶 性有机污染物则可通过植物搬系生衔膜的吸附、吸收及嫩物代谢降解过程被分解去除h ”“。 2 2 。l 基矮在漫撼系统孛麴终嗣 基质层是人工湿地处理污水的核心部分。人工湿地童要以沙粒、沙土，土壤、石块等为基质， 途些基震方蠢为徽生物鹊生长提袋豫定翡菝鼹表瑟，瓣簿也为承生攘貔提撰了载髂窝营募谚矮。 当污水流经人工湿地时，基质通过一魑物理的和化学的途径( 如吸收、吸附、过滤，离子交换、络合 5 东南大学博士学位论文 反疵等) 来净纯去除污水中的n 、p 等营养物质。自由表面流爱湿地多以土壤为基厦，潜流型人工灏 地一般采用砾肖填料和土壤或砂构成基质。潜流型灏地的基履可以因特征污染物的不同而不同；间 对还藏考虑使予取翁、经济逶奔l 等西素。一般来说，采瑁潜流麓人工涅媲处理敬s s 、c o d c r 和b o d s 为特征污染物的污水时，根据水力停留时间、占地面积和出水水质等，可以选用士壤、细沙、粗砂 繇露、薅瓦舞戏灰渣孛翡一穆或托静舞基矮；著班繇磊为填瓣，砾露孛静钙哥滋生残不溶性磷酸钙 而在废水中沉淀；以除p 为目的的人工湿地最好选择飞灰或页岩为基质，也可逡用铝矾士、石灰石 秘膨滤等1 1 ：- 1 $ 。 2 2 2 水生植物在湿地系统中的作用 澈地中生长的植物潺常称为滠琏植翱，包括挺水植物、沉水植物和浮承植物。人工溉地中的植 物一般应具有处理性能好、成活率高、抗水能力强。腹具有一定美学和经济价值的水生植物。常用的 挺承较物主要脊芦苇，斑心革、褥蒲等。袋些丈型流承楂镑，浮永植物也常被糟予夫工温地系统， 如浮萍等【“。 泰生接魏豹存在霉叛箍意澄琢静赴瑾效率。聱攮有赢密发芦苇戆袭器流型大王湿逮，霹疆有效 地消除短流现象；植物的根系可以维持潜流型湿地中良好的水力输导性，使湿地的运行寿命延长； 植物懿掇系秘被东屡淹没豹茎、时起到微生魏载体髂震，霹洪在其表援形残生物貘，逶避其孛徽璧 物的分解和合成代谢作用，有效地去除污水中有机污染物和营养物质。 农生植物畿将氧输送烈报系，在根系黔近的土壤中生长饕大量蛇好氧缨莹，嚣离撮系横远的土 壤中，则有许多种厌氧麓和兼性蔚生存。这就使芦苇床成为一个好氧缺氧一厌氧反应嚣，它能够 降解去除许多种有机污染物。水擞植物还可对有机汾染物和氮磷等营养物质进行分解和会成代谢， 包括瓣氮、磷、钾豹直接摄取，逐裾壹接摄取一些环状有撬游染物并将其转纯为生长植物的纤维组 织【1 删。 2 2 3 微生物强湿地系统中的作用 搬生匏是入互湿地净化污拳靛主要筏纾者。大王湛建楚瑗污承鞋，毒撬污絷镪的降耱窝转纯囊 要由檬物根区微生物活动来完成。人工芦苇湿地床内存在较明显的好氧、兼氧和厌氧区，废水中大 部分褥帆污染物在好氧匿内披好氧微生物氧化分解；两在厌载区域内，则经厌裁细菌静发酵作用撼 有机涛染物分解。 人工湿地襁处理污水之前，备类微生物的数量与自然湿地基本相阋。但随蓿污水不断进入人工 湿建系统，菜魏徽生物的数量将逐渐增加，并在一斑时阐内达到最大饿丽趋予稳定。细菌能使台氮 化合物转化为可供植物和微生物利用的含氮无机化合物：真菌县有强犬的酶系统能引起纤维素、术 囊素、栗黢等瓣分解，麓分解蛋蠢覆话合秘释放密懿：藏线鼙是降解禽氮和不禽氮纯合秘翁积辍参 与者还能形成抗生物质维持湿地生物群落