我国人工湿地在城市污水处理厂尾水脱氮除磷中的研究与应用进展

我国人工湿地在城市污水处理厂尾水脱氮除磷中的研究与应用进展我国人工湿地在城市污水处理厂尾水脱氮除磷中的研究与应用进展

摘要

随着我国城市化进程的不断推进，城市污水处理厂的建设和运行面临着越来越严峻的挑战。尾水中高浓度的氮和磷污染物对水体环境造成了严重的危害，迫切需要寻求高效、低成本的处理方法。人工湿地作为一种有效的废水处理技术，在尾水脱氮除磷方面具有潜力和优势。本文将从人工湿地的原理、优势、研究现状和应用进展等方面进行综述，以期为我国城市污水处理厂尾水脱氮除磷提供参考和借鉴。

1.引言

城市污水处理厂的尾水中富集了大量的氮和磷污染物，如果直接排放进水体，将会引起水质问题。因此，尾水的脱氮除磷处理成为城市污水处理过程中的重要环节。传统的生化法、物化法等处理技术存在着设备复杂、运营成本高等问题。而人工湿地作为一种自然、经济、高效的处理技术，逐渐受到了研究者和工程师们的关注。

2.人工湿地的原理和优势

2.1人工湿地的原理

人工湿地是一种采用湿生植物（如芦草、莎草等）和湿地土壤为重要生物载体，利用湿地植被和土壤的生物、物理、化学作用将水中的污染物转化为无害物质的处理技术。其主要通过氧化还原反应、微生物作用、植物吸收等过程来去除水中的氮和磷。

2.2人工湿地的优势

人工湿地相比传统的处理方法具有以下优势：

（1）成本低：人工湿地的建设和运行成本相对较低，特别是对于一些小型城市污水处理厂来说，更加经济实用。

（2）环境友好：人工湿地是一种自然的处理技术，不需要大量化学药剂，对环境影响较小。

（3）稳定性好：人工湿地具有较好的稳定性和抗冲击负荷能力，能够适应不同负荷和气候条件下的处理需求。

（4）具有景观效益：人工湿地在处理污水的同时，还具有美化城市环境的作用，提升了城市的品质和可持续发展能力。

3.人工湿地在尾水脱氮除磷中的研究进展

3.1人工湿地的脱氮机理

人工湿地的脱氮过程主要通过硝化和反硝化作用来完成。硝化作用将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，进一步释放出氮气。反硝化作用则将硝酸盐还原为氮气，从而将氮气排放到空气中，实现氮的去除。

3.2人工湿地的除磷机理

人工湿地的除磷过程主要通过生物吸附、沉淀、氧化还原和矿物质吸附等方式来完成。湿地植物的根系可以吸附和固定磷，湿地土壤中的铁、锰等矿物质也能与磷结合形成难溶性沉淀物，从而实现磷的去除。

3.3人工湿地的运行参数与影响因素

人工湿地的运行参数和影响因素包括水力负荷、植被种类、温度、光照等。合理调控这些因素可以提高湿地的脱氮除磷效果。

4.人工湿地在尾水处理中的应用进展

近年来，我国在人工湿地在城市污水处理厂尾水脱氮除磷方面取得了丰硕的研究成果。人工湿地的应用已经进入了工程实践阶段，成功搭建了一批尾水处理湿地示范工程。

5.结论

人工湿地作为一种有效、经济、环保的处理技术，在城市污水处理厂尾水脱氮除磷方面具有广阔的应用前景。今后的研究和应用工作应重点关注湿地的优化设计、运行管理和效果评价等方面，以提高湿地的脱氮除磷效果，为我国城市水环境的改善和可持续发展做出贡献6.人工湿地的优点

人工湿地作为一种生态工程技术，在城市污水处理方面具有许多优点。首先，人工湿地可以通过湿地植物吸附和固定磷以及土壤中的矿物质与磷结合形成沉淀物的方式，高效地去除水体中的磷。其次，人工湿地能够通过植物的根系、土壤的吸附作用以及微生物的生物降解作用，将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，进一步释放出氮气。这种反硝化作用可以将硝酸盐还原为氮气，从而将氮排放到空气中，实现氮的去除。此外，人工湿地还可以通过湿地植物的根系和微生物的作用，降解和去除有机物，从而减轻水体的污染。

7.人工湿地的运行参数与影响因素

人工湿地的运行参数和影响因素对于湿地的脱氮除磷效果具有重要影响。首先，水力负荷是指单位面积湿地接受的污水流量，对于湿地的运行稳定性和处理效果都有影响。水力负荷过大会导致湿地无法正常运行，处理效果下降；水力负荷过小则会浪费土地资源，降低处理效果。其次，植被种类对湿地的脱氮除磷效果也有重要影响。不同的植被种类具有不同的根系结构和分泌物，对于磷、氮等营养物质的吸附、固定和分解能力也不同，因此选择合适的植被种类对于提高湿地的脱氮除磷效果至关重要。此外，温度和光照等环境因素也会影响湿地中微生物的活性和代谢速率，进而影响湿地的脱氮除磷效果。

8.人工湿地在尾水处理中的应用进展

近年来，人工湿地在城市污水处理厂尾水处理中的应用取得了丰硕的研究成果。人工湿地的应用已经进入了工程实践阶段，成功搭建了一批尾水处理湿地示范工程。这些示范工程通过对不同的运行参数和影响因素进行优化调控，实现了高效的脱氮除磷效果。同时，一些研究还探索了人工湿地与其他处理技术的联合应用，如人工湿地与MBR（膜生物反应器）的结合，可以进一步提高尾水处理的效果。

9.结论

人工湿地作为一种有效、经济、环保的处理技术，在城市污水处理尾水脱氮除磷方面具有广阔的应用前景。通过湿地植物的根系吸附和固定磷、土壤中矿物质与磷结合形成沉淀物的方式，可以高效地去除水体中的磷。同时，通过湿地植物的根系和微生物的作用，将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，并进一步释放出氮气，实现氮的去除。但是，人工湿地的脱氮除磷效果受到许多因素的影响，因此在设计和运营管理中需要合理调控水力负荷、植被种类、温度、光照等参数以提高湿地的处理效果。此外，还需要进一步研究和应用人工湿地与其他处理技术的联合，以提高尾水处理的效果，为我国城市水环境的改善和可持续发展做出贡献人工湿地作为一种有效、经济、环保的处理技术，在城市污水处理尾水脱氮除磷方面具有广阔的应用前景。通过湿地植物的根系吸附和固定磷、土壤中矿物质与磷结合形成沉淀物的方式，可以高效地去除水体中的磷。同时，通过湿地植物的根系和微生物的作用，将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，并进一步释放出氮气，实现氮的去除。

在城市污水处理厂尾水处理中，人工湿地已经进入了工程实践阶段，成功搭建了一批尾水处理湿地示范工程。通过对不同的运行参数和影响因素进行优化调控，这些示范工程实现了高效的脱氮除磷效果。研究表明，适当调控水力负荷、植被种类、温度、光照等参数可以提高湿地的处理效果。此外，一些研究还探索了人工湿地与其他处理技术的联合应用，如人工湿地与MBR（膜生物反应器）的结合，可以进一步提高尾水处理的效果。

然而，人工湿地的脱氮除磷效果受到许多因素的影响。首先，湿地植物的选择对于脱氮除磷效果至关重要。不同植物种类具有不同的根系结构和生长特性，因此在设计和运营管理中需要选择适合的植物种类。其次，水力负荷是影响湿地脱氮除磷效果的重要因素。过高的水力负荷会导致湿地内的氧气供应不足，从而影响氮的去除效果。此外，温度和光照也对湿地内微生物的活性和生长繁殖起着重要作用，因此需要合理控制温度和光照条件以提高处理效果。

除了以上因素，人工湿地的运营管理也对脱氮除磷效果产生影响。湿地的水质监测和运行维护是确保湿地长期稳定运行的关键措施。定期监测湿地内水体的氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐和磷浓度，可以及时发现问题并采取相应的措施进行调整。此外，湿地内的植物生长和营养供应也需要得到合理管理，以保证湿地内植被的健康生长和有效去除磷的能力。

在未来的研究和应用中，需要进一步探索人工湿地与其他处理技术的联合应用。例如，与生物膜反应器（MBR）结合可以提高尾水处理的效果。MBR技术的特点是通过膜过滤技术将生物反应器和沉淀池分开，可以有效去除悬浮物和微生物，从而提高水质。将MBR与人工湿地结合，既可以实现高效去除有机物和悬浮物，又可以利用湿地的脱氮除磷作用，从而进一步提高尾水处理的效果。

总之，人工