環保和污染物處理利用生態工程

李華清 ，劉 寧 ，3

（1.南京大學環境學院，江蘇南京 210000；2.南京大學污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇南京 210000；3.南京大學金陵學院，江蘇南京 210000）

0 引言

隨著人類社會的進一步發展，環境保護愈來愈受到全世界的關注，其中，由于水是人類生存不可或缺的一部分，所以水污染治理問題尤為引起重視。近年來，關于污水處理技術的研究較多，大多集中在環境工程和生態工程這兩方面，而生態工程與環境工程相比，生態工程更符合可持續發展要求，因此在水污染控制方面受到關注較多。所謂的生態工程就是指“以復雜的社會—經濟—自然復合生態系統為對象，遵循應用生態系統中物種共生、物質再生循環及結構與功能協調等原則，以整體調控為手段，以人與自然的協調關系為基礎，以高效和諧為方向，為人類社會及自然環境雙受益和資源環境可持續發展設計的具有物質多層分級利用、良性循環的生產工藝體系”［1-3］。生態工程的實施可統一實現生態環境效益、經濟效益和社會效益。

目前，在污水處理技術生態工程研究和應用方面，主要有污水土地處理系統、蚯蚓—微生物生態濾池、污水生態塘處理系統和生態浮島這四種生態污水處理技術［4］。

1 主要生態工程污水處理技術

1.1 污水土地處理系統

污水土地處理系統的基本工藝流程如圖1所示［5］，污水通過預處理及相關水量調節和儲存后，進入土地處理工藝，土地處理工藝主要是利用“土壤-微生物-植物”這三者之間的生態關系，進行自我凈化，使得污水水質得到一定程度的改善。在這個過程中，一方面，污水中的營養物質和水分促進了微生物和植物的生長，另一方面，植物和微生物將污水中的有機物轉化為了無機物，使污水得到了凈化。

污水土地處理系統根據處理目標、處理對象的不同可分為5種類型：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種類型的污水土地處理系統各自的特點如表1所示。

1.2 蚯蚓微生物濾池系統

蚯蚓微生物生態濾池是一種新型生態污水處理技術，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，同時蚯蚓糞的特有性質還可以改善土壤的顆粒結構，提高土壤的通透性，提高污水土地處理系統的水力負荷和有機負荷［6］。

圖1 污水土地處理工藝流程圖

表1 5種類型的污水土地處理系統的特點

蚯蚓生態濾池的工藝流程較為簡單，建設和運行成本較低，可實現污水和污泥同步高效處理，非常適合于經濟基礎薄弱的中小城鎮。但是，蚯蚓對生存環境要求較高，尤其是對環境濕度和溫度的要求，而且在滯水環境中蚯蚓的生存期限較短，這就造成蚯蚓生態濾池進水負荷量低、水力負荷低的特點，僅適用于中小型污水處理廠。

圖2 蚯蚓生態濾池的工作原理

1.3 污水生態塘處理系統

污水生態塘處理系統就是在生態塘內制造一個人工生態系統，利用生態系統內的多條食物鏈進行物質轉移和能量轉換，最終將水中的有機污染物進行降解和轉化。污水生態塘處理系統不僅可以降解有機污染物還可以以此進行水產養殖，實現污水處理資源化［7］。其工作原理如圖3所示。

圖3 生態塘工作原理

由生態塘內獲得的產品必須達到一定的清潔標準，這就要求一開始就要對進入生態塘的污水進行相關處理，確保水中不含有有毒有害物質，方可再利用。污水生態塘處理系統典型的處理流程如圖4所示。

圖4 生態塘系統典型處理工藝流程圖

污水生態塘處理系統具有許多優點，一是可充分利用地形特點進行建造且建設費用較低；二是結構易于構建，相對簡單，運行維護方便；三是可實現污水回收利用，節約用水；四是可用于美化環境；五是具有一定經濟效益。但是其仍然存在一定的局限性，如占地面積較大，系統內較為脆弱，容易滋生蚊蟲，污水去除效率不穩定。

1.4 生態浮島

所謂的生態浮島，就是在水上建立人工生態系統，通過以高分子材料為載體，將可水生的植物通過技術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系和水體空間生態位和營養生態位的原則。生態浮島技術不僅可以凈化水質還可以營造水上景觀。

但是，目前生態浮島技術還不成熟，應用于實際工程的案例較少，限制其發展的主要原因是高分子載體的研究制作，現階段生態浮島技術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展需要。

盡管如此，生態浮島技術由于具有不另外占地、造價低、維護方便、具有綜合效益等優點，使其仍然有廣闊的發展前景，而且在富營養化和河道修復方面已經有取得成功的案例［8-9］。

2 結語

綜上所述,生態工程污水生態處理技術與傳統的污水處理技術相比,基本上不涉及化學品的投入和消耗，具有低污染、高效率的優點。根據國情，我國的污水治理必須走生態處理技術的道路。但是，該技術還存在有局限性，在許多基礎研究方面尚存在不足，仍需進行深入的研究。

［1］Patrick C.Kangas.Ecological engineering:principles andpractice［M］.NewYork：Lewispublishers，2004.

［2］燕麗杰，馬麟春.污水生態工程處理技術概論［J］.黑龍江科技與信息，2009（32）：166.

［3］孫文嫻，楊海真.污水生態工程處理技術進展［J］.凈水技術，2007（1）：22-25.

［4］劉明輝，左麗麗.生態工程在水污染控制中的應用［J］.黑龍江環境報，2010（34）:16-38.

［5］G，Yuan，L.Wu.Allophane nanoclay for the removal of phosphorus in water and wastewater.Science and Technology of Advanced Materials［J］.2006（9）.

［6］楊鍵，楊健，婁山杰.一種新型環境友好污水處理工藝——蚯蚓生態濾池［J］.國資源綜合利用，2008（1）:16-19.

［7］韓耀霞，張格紅.淺析生態塘系統在污水處理中的應用［J］.環境保護學，2008（34）：54-59.

［8］代培，吳小剛，張維，等.人工生物浮島載體的研究進展［J］.環境科學與管理，2006（6）：13-16.

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