[发明专利]一种人工湿地及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体地，本发明涉及一种以砾石和锰砂为组合填料的人工湿 地及其在钢铁等行业废水回用处理中的应用。

背景技术

人工湿地(Constructed wetland)是近三十年来发展起来的一种废水处理新技术。1974 年，自前西德首先建造人工湿地以来，该技术在美国、加拿大及欧洲一些发达国家得到迅速 发展。我国人工湿地的研究起步较晚，于1990年7月在深圳建起我国第一个人工湿地污水处 理工程-白泥坑人工湿地污水处理系统。

人工湿地是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如 砾石等)混合组成填料床，使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，经沙石、土壤 过滤、及植物根际的多种微生物活动，使污水得到处理，水质得到净化。所述的人工湿地可 在床体表面种植具有性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水 生植物(如芦苇，蒲草等)，以便在对污水进行处理的同时，形成一个独特的动植物生态体系， 增强环保效果。所述人工湿地也可形成独特的绿化景观。

人工湿地生态系统水质净化技术的基本原理是：在一定区域和具有底面坡度的洼地上， 用土壤和填料(如砾石等)混合组成填料床，所述填料床的沙石土壤具有过滤作用，在填料上 种植如美人蕉、富贵竹、芦苇等特定的植物，所述植物根际形成多种微生物活动。将污水投 放到上述人工建造的类似于沼泽的湿地上，当富营养化水流过人工湿地时，经沙石、土壤过 滤，植物根际的多种微生物活动，使水质得到净化。

根据湿地中所种植的植物的主要形式，人工湿地可分为下述三类：

1、浮游植物系统；

2、挺水植物系统；

3、沉水植物系统。

其中沉水植物系统还处于实验室研究阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后 的精处理。浮游植物主要用于N，P等元素的去除和提高传统稳定塘效率。目前一般所指人 工湿地系统都是指挺水植物系统。

挺水植物系统根据废水流经的方式，可分为表面流湿地(SFW)、潜流湿地(SSFW)、立式流 湿地(VFW)。表面流湿地和立式流湿地因环境条件差(易孳生蚊虫)，处理效果受气温影响较大 以及对基建要求较高，现多不再采用。故人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。

目前，可以利用人工湿地处理各种类型的废水(Moshiri，1993；Kadlec and Knight，1996； Vymazal et al.，1998)，例如日常生活污水(Cooper et al.，1997；Schreijer et al.，1997)、 采矿废水(Kleinmann and Girts，1987；Brodie et al.，1989；Howard et al.，1989；Wenerick et al.，1989)、农业污水(Dubowry and Reaves，1994；Rivera et al.，1997)、垃圾渗出液 (Dombush，1989；Trantman et al.，1989)、富营养水体(DAngelo and Reddy，1994)。而人工 湿地之所以被广泛地应用于废水处理，主要有以下三个原因：

(1)人工湿地能够利用基质-微生物一植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重 协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解和植物吸收等途径去除废水 中的悬浮物、有机物、氮、磷和重金属等，来实现对污水的高效净化。同时通过营养物质和 水分的生物地球化学循环，人工湿地可促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化与 无害化。

(2)人工湿地具有投资低(150～800元/吨)、耗能少、操作简单、运行成本低廉(0.1～ 0.2元/吨)的特点，因此有较高的经济效益(其基建和运行费用仅为传统二级处理的1/l0～1 /2，胡康萍等，1991)。

(3)人工湿地作为一个生态系统，能维持生物多样性及构成景观的一部分，在去除污染 物的同时，具有美化环境的功能，因此有较高的生态效益。

综上所述，人工湿地污水处理系统是一种较好的废水处理方式，特别是它充分发挥资源 的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益，因此具有较高的环境效 益、经济效益及社会效益。