李華清 ，劉 寧 ，3

（1.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇南京 210000；2.南京大學(xué)污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210000；3.南京大學(xué)金陵學(xué)院，江蘇南京 210000）

0 引言

隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，環(huán)境保護(hù)愈來(lái)愈受到全世界的關(guān)注，其中，由于水是人類(lèi)生存不可或缺的一部分，所以水污染治理問(wèn)題尤為引起重視。近年來(lái)，關(guān)于污水處理技術(shù)的研究較多，大多集中在環(huán)境工程和生態(tài)工程這兩方面，而生態(tài)工程與環(huán)境工程相比，生態(tài)工程更符合可持續(xù)發(fā)展要求，因此在水污染控制方面受到關(guān)注較多。所謂的生態(tài)工程就是指“以復(fù)雜的社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象，遵循應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)再生循環(huán)及結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)等原則，以整體調(diào)控為手段，以人與自然的協(xié)調(diào)關(guān)系為基礎(chǔ)，以高效和諧為方向，為人類(lèi)社會(huì)及自然環(huán)境雙受益和資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)的具有物質(zhì)多層分級(jí)利用、良性循環(huán)的生產(chǎn)工藝體系”［1-3］。生態(tài)工程的實(shí)施可統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

目前，在污水處理技術(shù)生態(tài)工程研究和應(yīng)用方面，主要有污水土地處理系統(tǒng)、蚯蚓—微生物生態(tài)濾池、污水生態(tài)塘處理系統(tǒng)和生態(tài)浮島這四種生態(tài)污水處理技術(shù)［4］。

1 主要生態(tài)工程污水處理技術(shù)

1.1 污水土地處理系統(tǒng)

污水土地處理系統(tǒng)的基本工藝流程如圖1所示［5］，污水通過(guò)預(yù)處理及相關(guān)水量調(diào)節(jié)和儲(chǔ)存后，進(jìn)入土地處理工藝，土地處理工藝主要是利用“土壤-微生物-植物”這三者之間的生態(tài)關(guān)系，進(jìn)行自我凈化，使得污水水質(zhì)得到一定程度的改善。在這個(gè)過(guò)程中，一方面，污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分促進(jìn)了微生物和植物的生長(zhǎng)，另一方面，植物和微生物將污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為了無(wú)機(jī)物，使污水得到了凈化。

污水土地處理系統(tǒng)根據(jù)處理目標(biāo)、處理對(duì)象的不同可分為5種類(lèi)型：①慢速滲濾（SR）；②快速滲濾（RI）；③地表漫流（OF）；④濕地處理（WL）；⑤地下滲濾（UG）。這 5種類(lèi)型的污水土地處理系統(tǒng)各自的特點(diǎn)如表1所示。

1.2 蚯蚓微生物濾池系統(tǒng)

蚯蚓微生物生態(tài)濾池是一種新型生態(tài)污水處理技術(shù)，工作原理如圖2所示，其主要利用蚯蚓穿梭覓食的特性，提高污染物降解效果，同時(shí)蚯蚓糞的特有性質(zhì)還可以改善土壤的顆粒結(jié)構(gòu)，提高土壤的通透性，提高污水土地處理系統(tǒng)的水力負(fù)荷和有機(jī)負(fù)荷［6］。

圖1 污水土地處理工藝流程圖

表1 5種類(lèi)型的污水土地處理系統(tǒng)的特點(diǎn)

蚯蚓生態(tài)濾池的工藝流程較為簡(jiǎn)單，建設(shè)和運(yùn)行成本較低，可實(shí)現(xiàn)污水和污泥同步高效處理，非常適合于經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱的中小城鎮(zhèn)。但是，蚯蚓對(duì)生存環(huán)境要求較高，尤其是對(duì)環(huán)境濕度和溫度的要求，而且在滯水環(huán)境中蚯蚓的生存期限較短，這就造成蚯蚓生態(tài)濾池進(jìn)水負(fù)荷量低、水力負(fù)荷低的特點(diǎn)，僅適用于中小型污水處理廠。

圖2 蚯蚓生態(tài)濾池的工作原理

1.3 污水生態(tài)塘處理系統(tǒng)

污水生態(tài)塘處理系統(tǒng)就是在生態(tài)塘內(nèi)制造一個(gè)人工生態(tài)系統(tǒng)，利用生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的多條食物鏈進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)換，最終將水中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化。污水生態(tài)塘處理系統(tǒng)不僅可以降解有機(jī)污染物還可以以此進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，實(shí)現(xiàn)污水處理資源化［7］。其工作原理如圖3所示。

圖3 生態(tài)塘工作原理

由生態(tài)塘內(nèi)獲得的產(chǎn)品必須達(dá)到一定的清潔標(biāo)準(zhǔn)，這就要求一開(kāi)始就要對(duì)進(jìn)入生態(tài)塘的污水進(jìn)行相關(guān)處理，確保水中不含有有毒有害物質(zhì)，方可再利用。污水生態(tài)塘處理系統(tǒng)典型的處理流程如圖4所示。

圖4 生態(tài)塘系統(tǒng)典型處理工藝流程圖

污水生態(tài)塘處理系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，一是可充分利用地形特點(diǎn)進(jìn)行建造且建設(shè)費(fèi)用較低；二是結(jié)構(gòu)易于構(gòu)建，相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便；三是可實(shí)現(xiàn)污水回收利用，節(jié)約用水；四是可用于美化環(huán)境；五是具有一定經(jīng)濟(jì)效益。但是其仍然存在一定的局限性，如占地面積較大，系統(tǒng)內(nèi)較為脆弱，容易滋生蚊蟲(chóng)，污水去除效率不穩(wěn)定。

1.4 生態(tài)浮島

所謂的生態(tài)浮島，就是在水上建立人工生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)以高分子材料為載體，將可水生的植物通過(guò)技術(shù)手段栽到受污染的水面浮島上，主要利用的是物種間共生關(guān)系和水體空間生態(tài)位和營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位的原則。生態(tài)浮島技術(shù)不僅可以凈化水質(zhì)還可以營(yíng)造水上景觀。

但是，目前生態(tài)浮島技術(shù)還不成熟，應(yīng)用于實(shí)際工程的案例較少，限制其發(fā)展的主要原因是高分子載體的研究制作，現(xiàn)階段生態(tài)浮島技術(shù)所需的高分子材料載體制作工藝由于成本高、研制難度大等因素還不能滿足其發(fā)展需要。

盡管如此，生態(tài)浮島技術(shù)由于具有不另外占地、造價(jià)低、維護(hù)方便、具有綜合效益等優(yōu)點(diǎn)，使其仍然有廣闊的發(fā)展前景，而且在富營(yíng)養(yǎng)化和河道修復(fù)方面已經(jīng)有取得成功的案例［8-9］。

2 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,生態(tài)工程污水生態(tài)處理技術(shù)與傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)相比,基本上不涉及化學(xué)品的投入和消耗，具有低污染、高效率的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)國(guó)情，我國(guó)的污水治理必須走生態(tài)處理技術(shù)的道路。但是，該技術(shù)還存在有局限性，在許多基礎(chǔ)研究方面尚存在不足，仍需進(jìn)行深入的研究。

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