水平潜流人工湿地在工业废水处理中的应用

环境保护工程

EnvironmentalProtectionEngineering

水平潜流人工湿地在工业废水处理中的应用

廖

颉，刘迎云，陈小明

421000）

（南华大学城市建设系，湖南衡阳

摘要：水平潜流人工湿地作为一种非常有效的污水处理工艺，应用于工业废水的处理已经30多年。综述了近年来国内

外水平潜流人工湿地在石油化工、食品、酿酒、造纸、制革、纺织，钢铁和制药等工业废水处理系统中的应用，指出了水平潜流人工湿地的应用前景和研究方向。

关键词：废水处理；工业废水；水平潜流；人工湿地中图分类号：X703.1

文献标志码：A

文章编号：1009－7767（2010）03－0130－03

ApplicationofHorizontalSubsurfaceFlowinArtificialWetlandforIndustrial

WastewaterTreatment

LiaoJie，LiuYingyun，ChenXiaoming

（UrbanConstructionFaculty，UniversityofSouthChina，HunanHengyang421000，China）

Abstract:Asaveryeffectivetechnology，theartificialwetlandswithhorizontalsubsurfaceflowhavebeenusedforindustrialwastewatertreatmentformorethan30years.Theapplicationsofartificialwetlandswithhorizontalsubsurfaceflowforwastewatertreatmentsystem，inpetrochemicalindustry，foodindustries，wine-makingindustries，pulpandpaperproduction，alutationindustries，textileindustries，ironandsteelindustriesandpharmaceuticalsindustries，etc.weresummarized.Theapplicationprospectandresearchorientationwereindicatedalso.

Keywords:wastewatertreatment；industrialwaste-water；horizontalsubsurfaceflow；artificialwetland

1水平潜流人工湿地污水处理技术介绍

水平潜流人工湿地污水处理技术最早开始于20世

染的主要根源之一。工业废水中含有大量高质量浓度的污染物，如果直接排放对环境势必会造成严重后果。水平潜流人工湿地作为一种非常有效的污水处理技术，近年来在工业生产中得到了广泛的应用。

纪60～70年代德国的Seidel博士和Kichuth博士进行的研究[1]，我国在“七五”期间才开始对其进行研究。在水平潜流人工湿地中污水从进口流经砂石等介质，以近水平流的方式在床体表面以下流向出口，在流出水平布水控制装置前被收集。在这个过程当中，污水流经好氧区，缺氧区和厌氧区，经过一系列反应从而达到去除污染物的目的。

水平潜流人工湿地长期以来主要用来处理城市和农村生活废水，随着技术的发展，现在人工湿地技术得到了广泛的应用，包括工业和农业废水，河流径流水以及垃圾渗透液等等。本文分类综述了近年来水平潜流人工湿地在工业废水处理中的应用。

2.1石油化工工业

炼油厂的污水BOD5质量浓度通常是10～1000mg/L，

COD质量浓度通常是50～4000mg/L。处理石化工业污

染水（来自油田，石油污染水域和炼油废水等的工艺水）针对的是不同类型的碳氢化合物的去除，包括柴油类有机物（一般为C10-C40）和苯系物（苯，甲苯，乙烯和二甲苯）。1990年在欧洲英国提赛的柏林汉姆化工生产基地建造了一座世界上最大的水平潜流人工湿地之一，工厂主要为塑料，洗涤，制药等工业生产的醇类，酚类，酮类等[2]；全坤等人[3]考察二级串联水平潜流人工湿地，湿地栽种芦苇，第一级湿地选用青石填料，二级湿地选用砂、泥炭、小颗粒石子按3∶4∶3（体积比）混合填

2水平潜流人工湿地在工业废水处理中的应用随着现代工业的飞速发展，工业废水成为环境污

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料，夏季阶段人工湿地对石油类、COD、BOD5、TN、SS的去除率分别为79.22%，81.20%，89.67%，87.61%和

89.47%；冬季阶段达到77.57%，78.98%，79.05%，71.35%，89.88%。2.2

食品工业

水平潜流人工湿地可以处理不同类型的食品加工废水。在橄榄油生产中，食品加工废水通常包含高质量浓度易降解的有机物，这些有机物BOD5的质量浓度达到80000mg/L，COD达到200000mg/L。第一次报导使用水平潜流人工湿地用于食品加工废水的来自White对海鲜加工废水的处理[4]。Vrhovsek等[5]也报导了在斯洛文尼亚的一个市区156m2的水平潜流人工湿地处理食品加工厂高负荷污水的应用。这套系统去除有机物的能力很强，进水COD为3674mg/L，去除率92%；进水BOD5为962mg/L，去除率89%。进水正磷酸盐的浓度达到最大值4.6mg/L，去除率在92%到99%之间变化；进水氨氮质量浓度变化在2.1mg/L到16.3mg/L之间，氨氮的平均去除效率为86%。

近年来，水平潜流人工湿地广泛应用于处理奶酪加工废水。Gorra等[6]报导了在意大利北部一座540m高的山区里水平潜流人工湿地应用于一个中型的奶酪加工厂的废水处理。这块湿地长100m，宽2m，深

1m；湿地斜坡有一定自然的尺寸配置，湿地分为5段，

分别装有砾石，地面陶瓷废料，磁铁矿，沸石，盛有堆肥和大理石沙的地方土壤补充物。Mantovi等[7]报导了水平潜流人工湿地对意大利帕马森乳酪和格拉纳帕塔诺奶酪的生产废水的应用。这两个系统的处理效率很高，TSS，COD，BOD5，TKN和TP去除率分别达到

94%，96%，98%，62%，45%；同时，油脂的降解率也很

高。Khalil等报导了法国南部农村奶酪废水的处理。

2.3酿酒工业

酿酒厂污水最大的特点是含有高质量浓度的有

机物（达到45000mg/L的BOD5），固体，强酸和大量季节性的液体生成物以及低氮碳比和低磷碳比，醇类和糖类（果糖和葡萄糖）占有机物成分的90%以上。但是，废水中还含有少量的（大约占总COD的0.1％～5%）硬组分（茶多酚和木质素）。这些硬组分由于他们的结构和高分子量而难以降解。对留有余地的酿酒厂，人工湿地能够提供有效的低成本，少维护费用，低能耗的选择。

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Billore等[8]报导水平潜流人工湿地有利于应用

来自私人酿酒厂的二级处理酿酒废水。在传统的二级处理之后，酒厂污水的BOD5和COD质量浓度分别达到2540mg/L和138666mg/L，因此有必要进行其他处理。这个系统中COD，BOD5，TKN，TP分别能降解

64%，84%，59%，79%。研究表明，人工湿地可以成为

适合的三级处理方法。

另外，人工湿地有利于形成季节性流量波动但不影响整个系统处理的功能。例如，Sheridan等报导了水平潜流人工湿地已应用在南非的酿酒厂，Masi等报导了在意大利的托斯卡纳建造有3处水平潜流人工湿地。

2.4造纸、纺织和制革工业

纸浆厂污水是大量纸浆纤维，一些无机离子和化

合物的复杂混合体。在未处理的水中，BOD5质量浓度很高，通常是200～800mg/L。二级处理（经曝气塘和活性污泥）可有效地降低BOD5至10～100mg/L。未处理污水BOD5的化合物主要是单糖，有机酸（醋酸）和醇（甲醇）。在处理之后，剩余的BOD5主要由生物固体和一些较难溶的有机化合物引起[9]。在纸浆和造纸废水中最常见的去除参数是有机物，悬浮物体和氨。除了这些参数，这类废水也包括颜色和苯酚。

制革废水中BOD5、COD和TSS的质量浓度变化范围在1000～2000mg/L，2000～4000mg/L，1500～

3000mg/L之间。在美国、土耳其和葡萄牙，已经进行了

实验性尝试，应用水平潜流人工湿地处理制革废水是相对新颖的。另外，早在20世纪80年代末90年代初，德国和澳大利亚就已经尝试用水平潜流人工湿地处理纺织废水。有色废水含有很高的COD（达到35000mg/L），

TSS（达到25000mg/L），pH值和低BOD5值（生化比在0.1和0.4之间），水平潜流人工湿地很好的去除有色废

水中的COD，TSS，氨，硫酸盐和亚硫酸盐；同时，色度去除率也很高。但是，低生化比意味着纺织工业废水难以降解。因此，BOD5的去除率不高。

2.5钢铁工业

钢铁废水水量较大，含有较多的溶解性总固体、铁

和锰，且电导率较高。徐竟成等[10]中试了一块水平潜流人工湿地，湿地对浊度、COD、氨氮的去除效果良好，去除率分别为93.16%、77.98%、89.60%，湿地中的锰砂填料通过生物固锰除锰作用，能将铁、锰从1.59、

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0.53mg/L左右分别降低到0.03mg/L及0.06mg/L左

右。较之砾石填料，锰砂填料对铁锰的去除效果更好，达到90%以上[11]。

2.6制药工业

制药工业的有机污水组成复杂，有机污染物种类

多，COD和BOD5的质量浓度高且波动大，氨氮浓度高，色度深，毒性大，固体悬浮物SS质量浓度也很高。王瑾等[12]报导了利用水平潜流人工湿地处理皂素生产过程中工业废水，COD平均去除率为47.79%，氨氮平均去除率为75.64%，总磷平均去除率为88.82%。

2.7其他工业

Wiessner等[13]称已应用水平潜流人工湿地处理褐

煤热解废水，在水平潜流人工湿地处理之前，废水已经在一个污水池中贮存了一段时间。Jardinier等[14]称已经在法国使用中试规模的水平潜流人工湿地处理焦化厂的污水，他们认为水平潜流人工湿地能有效地大大减少氮的浓度并保留一定含量的金属和多环芳烃。Gerth等[15]应用混合鱼类和野生生物的水平潜流人工湿地（总计面积有1400m2）处理德国一处铀矿开采地的渗漏水，他们指出砷的去除需要好氧条件，而铀的去除需要厌氧的条件。

3结语

众多成功应用的实践证明，水平潜流人工湿地通

过减少工业废水中BOD5，COD，氨氮，P，SS的质量浓度，可以提高水的质量，是一项非常有效的工业废水处理技术。和国外相比，国内的研究和应用相对滞后，具有广阔的研究和应用前景

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收稿日期：2009－11－12

作者简介：廖颉（1983－），女，湖南醴陵人，在读硕士研究生，研究方向

为水处理理论与技术。