生態(tài)塘系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用

白立軍

(吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132013)

相較于其他類型的水處理技術(shù)，生態(tài)塘系統(tǒng)有助于在污水處理中，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的目的。本項(xiàng)技術(shù)兼具現(xiàn)代水處理技術(shù)之優(yōu)點(diǎn)于一身，并具備融入環(huán)境修復(fù)效果的生態(tài)學(xué)原理污水處理工藝，從污水處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中、整體構(gòu)造中均可得以體現(xiàn)。生態(tài)塘系統(tǒng)無須占用土地，同時(shí)可促進(jìn)周圍農(nóng)田恢復(fù)的特點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)游憩、生產(chǎn)、綠化與生活污水處理的效果。用戶無須投入較多的成本，就能建造一個(gè)滿足使用要求的生態(tài)塘。

1 生態(tài)塘設(shè)計(jì)基本原則

(1)初期基礎(chǔ)設(shè)施投資投入少，系統(tǒng)運(yùn)維人力物理投入低，污水處理系統(tǒng)發(fā)生故障概率低，可持續(xù)性長(zhǎng)期運(yùn)行，且處理后的污水不污染土地；(2)污水處理工程布局要與新農(nóng)村發(fā)展相協(xié)調(diào)，基礎(chǔ)設(shè)施配備不影響正常農(nóng)業(yè)種植的開展，且污水處理產(chǎn)生部分物質(zhì)也可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)；(3)污水處理成效滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水要求，且不會(huì)對(duì)農(nóng)作物正常生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。

2 常用生態(tài)塘簡(jiǎn)介

2.1 人工濕地系統(tǒng)與生物穩(wěn)定生態(tài)塘相融合

濕地被稱為地球之腎，足可見其對(duì)生態(tài)環(huán)境凈化功能有多強(qiáng)大。當(dāng)前人們發(fā)現(xiàn)了濕地之于環(huán)境的重要價(jià)值，廣泛開展了人工濕地的建設(shè)。人工濕地與天然濕地在結(jié)構(gòu)上類似，但增加了污水處理的功能。用戶通過在其中加入特定微生物，創(chuàng)設(shè)一非自然形成的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，只要調(diào)控得當(dāng)，同樣能夠起到污水特定成分凈化作用。生態(tài)塘中最常見的生物類型如各種藻類、高低等生物、水生大型植物及尚處于分解狀態(tài)的基質(zhì)等，均能起到維持整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)運(yùn)行的目的。正是由于在人工干預(yù)條件下，此類濕地系統(tǒng)在種群、群落結(jié)構(gòu)上更為簡(jiǎn)單，但污水處理廠處理效率更高。通過調(diào)動(dòng)濕地內(nèi)生物鏈有機(jī)運(yùn)行，讓生物鏈各環(huán)節(jié)都起到調(diào)節(jié)作用。傳統(tǒng)上人們認(rèn)知的污水，在此處則成為了推動(dòng)生物鏈運(yùn)行的動(dòng)力，污水中的成分正是分解者需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)由小型生態(tài)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)新陳代謝產(chǎn)物的積累下，污水中的產(chǎn)物經(jīng)過分解，產(chǎn)生新物質(zhì)，被水生生物吸收，光合作用下又會(huì)產(chǎn)生氧氣、二氧化碳等氣體，供水生大型植物生長(zhǎng)所需，整個(gè)系統(tǒng)由此往復(fù)，真正地實(shí)現(xiàn)了污水的變廢為寶。綜上，人工濕地與生物穩(wěn)定塘結(jié)合系統(tǒng)，滿足了多種類生物生長(zhǎng)需求，不論是厭氧、兼氧生物、好氧微生物都能在此系統(tǒng)中健康生長(zhǎng)。高等水生植物生長(zhǎng)的同時(shí)，也可促進(jìn)土壤砂層的同化、污水的吸附、分解、截流、吸收等特點(diǎn)，將生態(tài)鏈中各單元視為一個(gè)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)互動(dòng)互補(bǔ)，最終實(shí)現(xiàn)了生態(tài)塘的有機(jī)運(yùn)行。在這樣一個(gè)有機(jī)塘床系統(tǒng)中，污水層層分解、利用、過濾，能從根本上改善出水水質(zhì)[1]，對(duì)于影響水質(zhì)的氮、磷元素等其處理效果顯著，當(dāng)前在工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)污水處理中均有著廣泛應(yīng)用。

2.2 園林景觀與生態(tài)塘相融合

隨著我國(guó)低碳理念的踐行，生態(tài)塘及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展越來越迅猛，多元化的生產(chǎn)工藝也使得生態(tài)塘可實(shí)現(xiàn)的功能不再局限，回收資源與污水處理僅僅是其最基本的功能。若與園林景觀相結(jié)合，既能促進(jìn)當(dāng)?shù)厥腥菔忻步ㄔO(shè)，又能起到促進(jìn)園林生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的作用，人與自然和諧共處的理念在此處也體現(xiàn)得淋漓盡致。經(jīng)由生態(tài)系統(tǒng)將諸如園林池塘中魚類所產(chǎn)生的各類物質(zhì)分解利用后，將清水、清魚還給自然，既優(yōu)化了人們的生活環(huán)境，也實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)能的有效利用，將尊重自然、可持續(xù)發(fā)展的理念全方位展現(xiàn)。

2.3 水生植物塘與生物穩(wěn)定塘相融合

水生植物一般分為沉水植物、深水植物、浮水植物3類。生態(tài)塘運(yùn)行最需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——氧氣，則可以由食物鏈末端生物浮水生物產(chǎn)生。浮游生物通過吸收水中游離態(tài)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一方面改善水質(zhì)，另一方面在新陳代謝作用下水中造氧。幾乎所有的水生植物在維持生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行中都有著重要的作用，系統(tǒng)運(yùn)行的效率越高，污水處理的效果就越佳。如種植1hm2荷花，在24h內(nèi)能吸附34kgNa+、22kgCa2+、17kgP5+、4kgMn4+。不僅如此，荷花也能夠在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間生長(zhǎng)，在10mg/LNa+離子環(huán)境下可持續(xù)生長(zhǎng)達(dá)38d，相較于其它常見水生生物，其體內(nèi)鋅含量高出130%以上[2]。通過利用諸如此類植物，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。人工干預(yù)抑制低等藻類植物生長(zhǎng)，以起到抑制池中富營(yíng)養(yǎng)化的目的。在當(dāng)前條件下，污水處理中最常利用的水生大型植物主要涉及：挺水植物類、浮水植物類及沉水植物類。將水生植物塘與生物穩(wěn)定塘有機(jī)融合，水生植物塘中的蘆葦生長(zhǎng)時(shí)可提升水中諸如P、N、SS、BOD、COD物質(zhì)的處理效果。實(shí)踐表明，這類生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一方面能起到恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的作用，另一方面也可收獲大量水生植物產(chǎn)品。如蘆葦，用于生產(chǎn)藥材、編織物品、造紙等。浮萍與鳳眼蓮經(jīng)加工后制成飼料，多余的部分也可用于發(fā)酵沼氣，取得的經(jīng)濟(jì)效益也是較為可觀的。

2.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖塘與生物穩(wěn)定塘的融合

水產(chǎn)養(yǎng)殖塘正是水生植物塘的衍生產(chǎn)物，實(shí)踐方法即為在水生植物養(yǎng)殖塘內(nèi)配置多種水產(chǎn)生物，諸如鵝、鴨、蚌、蝦、魚的飼養(yǎng)等。事實(shí)上，這種操作有效地延伸了食物鏈涉及的范圍，顯著提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與抗干擾性，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)形成天然的平衡，水污染物質(zhì)分解也能變得更全面。系統(tǒng)內(nèi)消費(fèi)者、生產(chǎn)者、分解者在食物網(wǎng)中各承擔(dān)著不同作用，三者分工協(xié)作，對(duì)污染物進(jìn)行三階段凈化，深度處理。考慮到系統(tǒng)資源最終需被用于農(nóng)業(yè)，對(duì)處理后水質(zhì)要求較高，因此，這類生態(tài)塘更適合應(yīng)用于高濃度污水及城鎮(zhèn)綜合污水的處理。

3 生態(tài)塘系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

3.1 鐵路小區(qū)污水處理

從實(shí)例調(diào)研可知，此區(qū)域污水排放量小且不均衡，水質(zhì)呈高污染狀。鑒于上述特點(diǎn)，應(yīng)用常規(guī)污水處理方法效果不佳，推薦應(yīng)用新型生態(tài)系統(tǒng)諸如沼氣池、厭氧塘等，處理無須過多人工干預(yù)，故在經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益方面成效顯著[3]。

3.2 石油廢水處理

石油廢水中包含的氮磷元素及高度有害元素量是驚人的，應(yīng)用復(fù)合生態(tài)塘，分層分解，分層處理效果更佳。針對(duì)難以被分解的油類物質(zhì)，采用了孔類結(jié)構(gòu)予以吸附，并借助水生植物浮床、填料、生態(tài)混凝土護(hù)坡以增強(qiáng)吸附效果。最終的污水處理成效也滿足生活污水排放要求，證明其凈化效果滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。

3.3 農(nóng)村生活污水的處理

農(nóng)業(yè)生態(tài)塘更追求生物利用率，能否產(chǎn)生肥料，污水處理后是否對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成影響等。故本實(shí)例中應(yīng)用復(fù)合式生態(tài)塘，越是高濃度污水，其處理效果就越為喜人，因其中富含的元素可供復(fù)合式生態(tài)塘多次利用。在水量存留率較高的時(shí)間、梅雨季節(jié)等其也能取得較好的凈化效果[4]。

3.4 在城市景觀中的應(yīng)用

成都活水公園是世界上第一座城市環(huán)境教育公園，其中重點(diǎn)展示國(guó)家最新的生態(tài)污水處理工藝。活水公園，以活水為主，故其重點(diǎn)以建立綠色生態(tài)系統(tǒng)為手段，讓市民親眼見證污水變清，環(huán)境修復(fù)的效果。污水取自府河水，依次流經(jīng)養(yǎng)魚塘、植物床、植物塘、兼氧池、流水雕塑、厭氧池。其中種植的漂浮植物，浮葉植物、沉水植物與自然生長(zhǎng)的多類魚、兩棲動(dòng)物、昆蟲等可以起到凈化水體與水中污染物的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，生態(tài)塘特別適合應(yīng)用于我國(guó)的農(nóng)村地區(qū)，城鎮(zhèn)地區(qū)或工廠周邊地區(qū)，凈化后的污水可以用于養(yǎng)魚塘、蘆葦塘、菜園及農(nóng)田的灌溉，一方面能提升用戶的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面也可促進(jìn)周圍生態(tài)環(huán)境的修復(fù)。綜上，生物穩(wěn)定塘與人工濕地系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖塘、水生植物塘、天然濕地相組合的生態(tài)塘工藝，是一套利用價(jià)值極高的良性循環(huán)系統(tǒng)，是資源化與生態(tài)化的綜合體。若加以合理規(guī)劃，可獲得較為喜人的處理與維護(hù)管理效果，推廣應(yīng)用價(jià)值較高。