利用人工湿地治理太湖流域小城镇生活污水可行性探讨

农业环境保护1998,17(5):232—234

Agro-environmentalProtection

利用人工湿地治理太湖流域小城镇

生活污水可行性探讨

张毅敏

张永春

(国家环境保护局南京环境科学研究所,南京)

摘要、能耗低、运转维持费低、适用范围广、,。

关键词生活污水

近年来,由于沿岸工,大量有机物质特别是N、P等营养元素排入湖中,全湖已从1980—1981年的中营养-中富营养状态发展到1995年的中富营养-富营养状态[1]。人工湿地作为处理城镇污水,有效去除N、P等有机物质,进而控制湖泊富营养化的实用技术正逐渐为人们所认识。利用人工湿地在太湖流域处理小城镇生活污水具有广阔的发展前景。

建成了处理规模为500m3/d的芦苇湿地处理系统示范工程;国家环保局华南环保所1990年在深圳建立了白泥坑人工湿地示范工程,占地面积为12.6

hm,处理规模为3100m/d。实践表明

,处理效果良

2

3

好。目前人工湿地的研究和应用正方兴未艾。

2人工湿地处理污水的优点

人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面,它利用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。这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中,由土壤和填料(如砾石等)混合组成填料床,废水可以在床体的填料缝隙中流动,或在床体的表面流动,并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性能强、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇、茳芏等),形成一个独特的生态环境,对污水进行处理。

人工湿地处理污水具有高效率、低投资、低运转费、低维持技术、占地少、低能耗等优点。

2.1高效率

1湿地的概念及利用人工湿地系统处理

污水的国内外进展

湿地是由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质以及水生生物所组成。是一具有较高的生产力和较大活性,处于水陆交接相的复杂的生态系统。而人工湿地则是为处理污水人为设计建造的、工程化的湿地系统,是通过人工挖掘,增加水负荷,并移栽植物形成的。

人工湿地系统的提出始于70年代[3],在80年代得到了迅速发展,仅丹麦就建立了30多个人工湿地废水处理场,此外美国、德国、英国等国家也广泛开展了这方面的工作。80年代末和90年代初,在美国和英国相继召开了人工湿地研讨会,提出了人工湿地的有关机理和一些可供参考的设计规范和数据,标志着人工湿地系统作为一种独具特色的污水处理技术方式进入环境科学技术领域。我国湿地处理废水发展较晚,仍处于起步阶段。天津市环保所在1987年建成了我国第一个占地6hm2、处理规模为1400

m/d的芦苇湿地工程;北京市环保所在北京昌平县

3

[2]

人工湿地的显著特点之一是其对有机物有较强的降解能力。污水中不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用,可以很快地被截留而被微生物利用;污水中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。国内外有关城市污水的研究表明,在进水浓度较低的条件下,人工湿地对BOD5的去除率可达85%—95%,COD

收稿日期:1997-09-17

17卷5期农业环境保护

2.3低能耗、占地少

233

的去除率可达80%以上,处理出水中BOD5的浓度在10mg/L左右,SS小于20mg/L[4]。

湿地对N、P去除率也很高,可分别达到60%、

90%以上

[5]

人工湿地基本上不耗能,这是其它处理方法无法与之相比的(表1)

[7]

。而且其它水处理工艺的能

。而城市二级污水处理厂对N、P的去除耗不仅是经济问题,同时也是环境问题,因为耗能过程中产生的CO2、SO2等气体,还会污染大气环境。

从表1中可知,人工湿地占地面积与其它生化处理厂相比占地仍较多,1—3倍。,还是省地的。()[8]2案二级机械处理氧化塘人工湿地

工程占地(hm2)

1.675.634.67

[6]

率仅能达到20%—40%。污水中的氮、磷可直接被

湿地中的植物吸收,通过对植物的收割而从污水和湿地中去除,另外,氮还可通过湿地中微生物的硝化和反硝化作用去除,磷则通过微生物的积累和填料床的理化作用协同完成去除。随着处理过程的不断进行,湿地床中的微生物相应地繁殖生长,通过对湿地床填料的定期更换最终将有机物及氮、磷从系统中去除。

2.2低投资、低运行费、据国外统计,—1/2对我国已建析[7],处理设施(见表1)。从表1可以看出,人工湿地吨水处理费用仅为相近地区的鼓风曝气型项目投资的

16%(珠海)—20%(深圳),为同一地区氧化沟方法

3太湖流域地区利用人工湿地系统处理

太湖流域属北亚热带南部向中亚热带北部过渡

污水的可行性和必要性

的季风气候区,四季分明,无霜期长,热量充裕,降雨丰沛,极利于植物生长。地形以平原为主,河流、湖泊等水域面积占17.5%。太湖流域平原地区土壤为水稻土,丘陵地区为黄棕壤和红黄壤[9]。在太湖平原中部,水网稠密,河湖纵横,低洼地、闲置的水塘河渠等很多,均可通过改造建立人工湿地系统,因此具有发展人工湿地技术的优越条件。

自改革开放以来,太湖流域经济发展迅速,农村的城市化进程加快,人口骤增,大量的生活污水涌入太湖,带来了严重的环境问题。根据1992—1994年水质现状监测资料分析,太湖的主要污染物是氮、磷及耗氧有机物,基本无重金属污染。水质污染程度:

投资的34%。较低的投资对于我国现阶段经济承受能力来说是最佳方案。

从表1还可以看出,人工湿地运行费用仅为生化二级处理厂的1/10。至于维护技术,由于人工湿地基本上不需要机电设备,故维护上只是清理渠道及管理作物,一般农民完全可以承担,只需个别专业人员定期检查。高昂的运行费用常常是中小城镇开展污水处理的限制条件,另外10万人以下规模的中小城镇也缺少专职的高技术人才来管理污水处理设施的运营,而人工湿地则避免了这些缺点。实践证明,低投资、低运行费用和低维护技术将使广大中小城镇采用人工湿地处理污水成为可能。

表1人工湿地与其它工艺比较表

项目名称深圳某水质净化厂珠海某污水净化厂海南某污水净化厂白泥坑人工湿地处理系统

处理方式鼓风曝气鼓风曝气氧化沟人工湿地

总投资(万元)

330015005744.89

吨水投资年运行费用(元/t)(万元)

660833574138

>100>10036.52.0

吨水处理成本

(元/m3

)

>0.20>0.200.200.02

年耗电(万度)

319420102.40

吨水耗电(度/t)

0.1750.640.280

吨水用地

(m2/t)211.22.7

234农业环境保护

3

五里湖区>梅梁湖区>湖岸区>湖体区。全太湖水域平均营养程度已达中富-富营养。梅梁湖的局部地区可达重富营养状态[10]。由此可知,控制入湖污染物总量,尤其是控制入湖有机物总量是控制太湖富营养化的关键。而入湖污染物据统计有63.89%来自太湖流域城镇生活污水[11]。因此治理小城镇生活污水已成为当务之急。人工湿地因其投资低、处理效果好、操作简单、维护和运行费用低等特点,这项技术适合我国广大农村中、小城镇的污水处理。太湖流域的地理特点和污染状况也表明,利用人工湿地技术处理小城镇污水是可行的。国内对此项技术的研究和应用尚处于起步阶段,的具体情况,深入开展研究工作,及其它地区的推广和应用献

12

YonikaDandLowryP.Wetlanddisposalofwastewatertreatmentplanteffluent.Interdiscip.EnvironmentPlanningInc.,Wayland,Mass,1978

4沈耀良,杨铨大.新型废水处理技术-人工湿地.污染防治技术,1996;9(1-2):1—8

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朱彤,许振成等.人工湿地污水处理系统应用研究.环境科学研究,1991;4(5):17—21

作者简介

张毅敏,女,33岁,助理研究员。

(上接第226页)

青菜、茼蒿、豆角和空心菜。马拉硫磷两个样点均是生菜。可见,蔬菜生产中滥用农药问题严重,应加强农药合理使用的技术培训,减少危害,生产无公害蔬菜。氰戊菊酯虽然是蔬菜生产中允许使用的农药,但由于菜农片面追求经济效益,大量或重复使用农药,造成蔬菜污染。渭南龙背的茼蒿中氰戊菊酯含量是国家规定的最高残留限量0.2mg/kg的3.1倍。

要降低蔬菜硝酸盐含量,在肥料的使用上应以有机肥、绿肥、养地作物来建立农田养分的良性循环,提高土壤有机质和土壤对有害物质的清除能力。大力推广应用生物有机肥、微生物肥料。

3.3综合治理发展无公害蔬菜

参考文献

1

庄无忌主编.各国食品和饲料中农药兽药残留限量大全.北京:中国对外经济贸易出版社,1993:5

3防治蔬菜污染措施

3.1慎重选用农药

作者简介

在蔬菜生产上,应根据蔬菜病虫害状况慎重选用农药,在农药的使用上应做到“五不”即不用高毒、高残留农药;不过量用药;不使用过高浓度;

不使用次数过多;不在安全间隔期内采收。要大力推广或优先选用仿生农药,微生物农药及高效低毒低残留农药。3.2控制化肥污染

张建新,男,1959年生,硕士,副研究员,现任陕西省农科院测试中心主任、院跨世纪学科带头人、中国农学会农业分析测试分会常务委员、农业部质量监督与计量认证评审员、陕西省土壤学会理事。在《应用生态学报》、《西北农业学报》《、土壤学报》等期刊上发表论文30多篇,参编专著

2部。获省科技进步二等奖一项,厅局级科技进步二等奖两

项。

pressureonpaddywatersurfaceandwindspeedbeyondpaddywatersurfacethroughagreatdealofdataanalysis.Themajoraimoftheresearchistoreduceamountofammonialostthroughpaddywatersurfaceandstudytheeffectofricepaddywatersurfacemolecularmembraneonincreasingutilizationrateofnitrogenfertilizerandriceyield.Theresultsindicatethatricepaddywatersurfacemolecularmembranecangreatlyreducethevolatilizationrateofammoniaandthenitrogenlost.Thetreatmentofapplyingricepaddywatersurfacemolecularmembraneafteraddingureaorammoniumcarbonateresultsinmoreeffectiveears,spikenumbersandthousandkernelweightandtotalyieldthanthetreatmentofnon-applyingmolecularmembrane.Theeffectofyieldincrementbyapplyingmembranecanbestrengthenedwiththeincrementoffertilizerapplication.Theeffectofapplyingammoniumcarbonateisbetterthanthatofapplyingurea.Therangeofyieldincrementintreatmentofapplyingmembraneis3—6.8%andtheVCRis8:1.Theutilizationrateofnitrogenfertilizercanbeincreasedby6.5—11.6%comparingwiththecontroltreatment(non-applymembrane)throughtheanalysisofplantsnitrogencontentintrialplotsbyusinghemethodofvaluedifference.

Keywords:rice,paddywatersurfacemolecularmembrane,ammoniumcarbonate,rate

TheSolubleFluorideinSoilandItsAnalyticalMethod.JingYinunet(Ag-ProtectionInstituteofMOA,300191,Tianjin),Agro-environmental,1998,(5)TheChangeofthesolublefluoridesinsoilismoreobvioustsoilwhenpollutedfromoutside.Ananalyticalmethodforsolublefluoridesinsoilisevaluatedafterterres2trialheatutilizationbyusingsolublefluoridesasKeywords:fluorides,soil,analyticalmetAnalysisofBacteriaintheProcessofgandwatertreatmentwithDio-membrane.ZhangKeqiangetal.(KeyLabofAgro-p,Agro-environmentProtectionInstituteofMOA.Tianjin300191),Agro-environ17(5):222—224

ThesamptanarobictankofXinhuiDefawastewatertreatmentfactoryinGuangdongProvincewereanaly,belongstofourgenerabacteriaofbacillusandpseudomonas,wereseperatedoutandtookarateofKeywords:printing-dyeingwastewater,bacteria

TheMeasurementofα-NaphthylAceticAcidinPENDUOSHOU.WangJijunetal.(Agro-environmentPro2tectionInstituteofMOA,300191,Tianjin),Agro-environmentalProtection,1998,17(5):227—228

Thisarticleintroducesthemeasurementofα-naphthylaceticacidinPENDUOSHOU.TheSamplingsareex2tractedwithbenzene,evaporatedbenzenethroughboiling,anddissolvedinalcoholwithneutralizerliquidof0.1mol/LNaOH.Therecoveriesforα-naphthylaceticacidof15.51mg/g—18.54mg/gare98.92—101.32%withtheaveragecoefficientof10.3%.

Keywords:PENDUOSHOU,α-naphthylacid,benzene,neutralizer

TheInvestigationandTreatmentofWaterPollutionCases.HuangYubinetal.(HebeiAgro-environmentalProtectionandMonitoringStation,Shijiazhuang050021),Agro-environmentalProtection,1998,17(5):229—231

Thepaperdescribesindetailsthefollowing8parts:theinvestigationandtreatmentproceduresofwaterbodypollutioncases,waterpollutiondistinction,pollutionsymptomdiagnosis,pollutionsourceinvestigation,pollutionanalysis,directpecuniarylossestimation,technicalarbitrationandpollutiontreatments.Thispaperprovidesthenecessaryreferencestothedeterminationandarbitrationofthewaterpollutioncasesanddisputesforenvironmentalprotectionandagriculturalauthorities.

Keyword:waterpollution,investigation,treatment

PreliminaryStudyonSewageTreatmentofSmallTownsinTaihuBasin.ZhangYiminetal.(NanjingInstituteofEnvironmentalScience,NEPA,Nanjing210042),Agro-environmentalProtection,1998,17(5):232—234

Constructedwetlandhavetheadvantagesoflowinvestmentcost,lowenergy,lowoperationcost,wideapplication,highefficiency,easyhandlinginsewagetreatment.IthaswideprospecttocontrolthesewageofsmalltownsinTaihuLakebasinusingconstructedwetland.

Keywords:eutrophication,TaihuLake,smalltowns,constructedwetland,sewage.

(SouthStudyontheBiologicalDiversityandthePrincipleoftheEquilibriumofEcosystem.ZhangYaohui.

ChinaAgr.Univ.,Guangzhou,510642),Agro-environmentalProtection,1998,17(5):235—236

OnStudythebiologicaldiversity,therearespeciesdiversity,geneticdiversityandecosystemdiversity.Materialcirculationandenergyflowingareconnectedwiththebiologicaldiversityinnature.Theprincipleofequilibriumofecosystemcanbeinterpretedwiththebiologicaldiversity.Keywords:biologicaldiversity,equilibriumofecosystem

ReviewsofTreatedMunicipalSewageEffluentsforAgriculturalIrrigation.LiFangbaietal.(DepartmentofChemicalEngineering,SouthChinaTechnologicalUniversity,Wushan,Guangzhou,510642),Agro-environmentalProtection,1998,17(5):237—239

Waterisbecominganincreasinglyscarcecommodity,andasmallamountofmunicipalsewageeffluentsisnowbeingconsideredasanewwaterresourcethatcanbeusedforagriculturalirrigationtosolvewatershortages.Planningofwastewaterreuseprojectsneedsasystematicapproach,undergoestheanalysisoftechnicalfeasibilityandeconomicfeasibility,andstrictlyexecutesAgriculturalIrrigationWaterQualityStandardsandotherlawsandregulations,otherwiseaseriesofenvironmentalproblemswillbecaused.Thispaperrecommendssomewaystopromotetreatedmunicipaleffluentsforagriculturalirrigationinourcountry.

Keywords:municipalsewage,agriculturalreuse,wastewatertreat

ment

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