人工濕地的在造紙廢水處理中的應用與研究

摘要：在我國造紙工業發展中，廢水污染問題日益受到社會廣泛關注，而利用各種水處理技術對造紙廢水進行凈化處理則成為未來造紙行業建設發展的重要方面，造紙廢水應用人工濕地技術進行處理的過程中可以提升廢水回收利用的效率，且能夠為濕地提供有機物資源，優化濕地生態系統的構建效果。本文首先就人工濕地水處理技術及其去污原理進行了分析，而后就其在造紙廢水處理中的應用情況進行了探討。

關鍵詞：人工濕地;造紙廢水處理;應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）06-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.033

Abstract： In the development of Chinas paper industry， the problem of wastewater pollution has been widely concerned by the society. The use of various water treatment technologies to purify papermaking wastewater has become an important aspect of the future development of the paper industry. Papermaking wastewater is treated with constructed wetland technology. The process can improve the efficiency of wastewater recycling， and can provide organic resources for wetlands and optimize the construction of wetland ecosystems. In this paper， the artificial wetland water treatment technology and its decontamination principle are analyzed first， and then its application in papermaking wastewater treatment is discussed.

Key words： Constructed wetland; Papermaking wastewater treatment; Application

1 人工濕地技術的概念及類別

所謂人工濕地技術其實就是通過人工構建及管理的方式，對自然濕地環境進行模擬，在構建中要使用人工濕地填料作為濕地環境的基礎材料，并選種一些能夠達到環境凈化的濕地植物，這樣構建起來的人工濕地生態系統在廢水處理過程中，應用人工濕地技術可以對廢水當中的一些富集營養物質及有害化學物質進行吸收與植物分解，從而實現對廢水的凈化與處理。在當前的人工濕地技術應用中，人工濕地通常包含垂直流濕地、表流濕地及潛流濕地三種形式，其中潛流濕地在工業廢水處理工作中的應用相對廣泛。

2 人工濕地技術進行污水凈化處理的主要原理

人工濕地對污水進行深度處理時，其主要是利用自然生態系統中物理、化學和生物三重作用來實現凈化污水的效能。因此濕地系統要求的洼地不僅要具有一定的長度比例，同時底面還有一定的坡度，利用土壤和填料混合來作為填料床，凈化過程中污水會流動于床體的填料縫隙中，或是在床體表面流動。還要根據基質填實的材質和粒徑配比來選擇適宜的凈水植物進行種植，從而將其打造成為一個獨立的動植物生態環境，污水經過濕地系統后，經過了沉積、過濾、吸附和分解等作用達到凈化的效果，從而完成濕地對污水的有效處理。

2.1 人工濕地去除COD以及BOD的主要機理

在去除污水中的有機污染物時，可以利用潛流型人工濕地較強的降解能力，達到良好的降解效果。同時利用植物根系中生物膜的吸收和代謝來分解可溶性有機物。由于這類物質多為有機物，在水生植物與微生物的吸收過程中可以對這類物質進行氧化與固定，這樣這類物質就會從廢水中去除掉，進入人工濕地的生態循環中。

2.2 人工濕地去除氮元素的主要機理

由于造紙廢水中存在一些有機廢物，對廢水中氮元素的去除就非常重要。人工濕地當中的植物可以利用根莖結構與廢水進行離子交換，并利用生態環境中微生物的硝化反應作用來對氮元素進行吸附，再應用反硝化來去除氮元素。由于水生植物可以向根部輸送氧氣，這樣就會導致其根部附近的有氧環境不斷變化，微生物的硝化反應與反硝化串聯進行就會在去除廢水中氮元素的同時為植物提供養分。

2.3 人工濕地去除磷元素的主要機理

由于在人工濕地生態結構中植物與微生物都是生態鏈的一部分，它們都能夠對磷元素進行吸附，而人工濕地營建過程中使用的基礎填料也有化學離子吸附的功能，這樣廢水中的磷元素就會被三者通力合作去除掉，在秋季收割水生植物的時候就能夠對磷元素進行徹底去除。

2.4 人工濕地去除重金屬的主要機理

由于重金屬元素在自然界存在累積與沉淀的特性，在利用人工濕地技術進行廢水中重金屬處理的過程中，主要是由植物對重金屬進行吸收、濕地生態系統中的微生物對重金屬進行富集、濕地基質結構對重金屬元素進行吸附等方式來對廢水中的重金屬元素進行處理，在人工濕地技術應用中，預處理以及相應的后處理技術過程，同人工濕地技術共同實現對廢水中污染物質的處理與分離。

3 人工濕地技術在造紙廢水處理中的應用分析

3.1 造紙廢水的成分分析

在我國當前的造紙生產技術應用中，生產所產生的廢水通常還有很多有機廢物，如木質纖維、淀粉以及造紙生產中所用到的色素與其他化學藥品。通常會在造紙廢水處理中應用絮凝劑及混凝劑，去除廢水中的固態雜志，從而達到凈化水質的作用，也有造紙廠將廢水用于一些漂洗以及除渣等工序進行水資源回用，這樣也能夠實現造紙廢水循環利用，降低污染的同時還能夠提升水資源利用效率。不過在近些年造紙工業技術不斷發展的形勢下，造紙廢水中的無機鹽離子以及一些膠體雜質逐漸增多，它們的出現會干擾造紙生產中相應纖維材料表面活性結構的反應，降低生產中化學助劑的使用效果，這樣就會造成造紙生產中產品性能的下降以及造紙機部分附屬構件的腐蝕破壞。

3.2 造紙廢水處理中人工濕地體系的營建情況

利用人工濕地技術進行造紙生產中廢水的處理過程其實就是利用微生物菌類以及水生植物的吸收能力，以及廢水推流、水分重力自流等流動過程中實現水生生物對于造紙廢水當中污染物的凈化與降解，人工濕地可以建成綜合了廢水處理、生態修復以及生態旅游等多功能的工程，造紙廢水人工濕地處理項目建設需要對多種廢水進行混合調節設計同時還要對廢水進行預處理，而后利用香蒲、蘆葦、蓮藕以及芡實等水生植物對廢水中的有害污染物進行吸收講解，多種觀光濕地景觀結構串聯形成一個綜合處理工程。其工藝原理是以典型的生化+物化法將廢水中的難降解有機物轉化成易降解的脂肪酸，去除造紙廢水中有機污染物及懸浮物，使其中的污染物質得以處理、降解，再通過植被生長吸收，滲透進土壤，實現水體中固體懸浮物吸收、吸附、截留、降解、砂濾。除去水體中固體顆粒物后再經多級凈水系統（自來水級）處理的造紙廢水，可以作為工業生產用水、灌溉用水、生活雜用水、城市景觀用水等水源。

3.3 人工濕地造紙廢水處理效益評價

（1）我們通過對造紙廢水人工濕地處理工程的跟蹤分析發現，造紙廢水通過上述生態濕地工程設施處理后，并通過多級凈水系統處理能夠達到地表三類標準，凈化之后的水質可以用于農田灌溉以及工業生產、城市生活沖洗用水以及景觀園林用水，不過由于可能存在一些重金屬殘留問題，因此盡量不要再食物鏈中使用這類水資源;（2）由于針對濕地植物而言，地下根莖的主要生長期是秋冬季節，根據其生長需求安排植物收割可以提供給水生植物更好的生長空間，所以我們在人工濕地管理中需要在冬季前做好植物收割工作，這樣也能夠對濕地中的一些氮磷元素進行去除，保持植物良好的凈化能力;（3）在當前我國大面積利用人工濕地進行廢水凈化的應用過程還在研究階段，在未來應就人工濕地結構中重金屬等物質的累積以及轉化過程進行監測跟中，并對廢水對于濕地系統的影響進行綜合分析，盡量要在已經收到污染或者破壞嚴重的生態濕地結構中進行廢水處理結構的營建，盡可能避免由于管理不利導致廢水污染問題出現的情況。

4 結束語

總之，在造紙廢水處理過程中應用人工濕地技術可以優化造紙廢水處理效果，為濕地植物生長與生態系統運行提供一定的養分，但是由于造紙工業生產中無法完全規避一些會造成積累的有害物質，使用人工濕地生態系統進行造紙廢水處理的過程中，還應積極進行生態修復與受污染植物的處理工作，以保證濕地生態系統在廢水處理方面的活力。

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收稿日期：2019-02-18

作者簡介：楊劍清（1984-），男，壯族，本科學歷，工程師，研究方向為廢水處理、廢氣治理。