环保和污染物处理利用生态工程

李华清 ，刘 宁 ，3

（1.南京大学环境学院，江苏南京 210000；2.南京大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，江苏南京 210000；3.南京大学金陵学院，江苏南京 210000）

0 引言

随着人类社会的进一步发展，环境保护愈来愈受到全世界的关注，其中，由于水是人类生存不可或缺的一部分，所以水污染治理问题尤为引起重视。近年来，关于污水处理技术的研究较多，大多集中在环境工程和生态工程这两方面，而生态工程与环境工程相比，生态工程更符合可持续发展要求，因此在水污染控制方面受到关注较多。所谓的生态工程就是指“以复杂的社会—经济—自然复合生态系统为对象，遵循应用生态系统中物种共生、物质再生循环及结构与功能协调等原则，以整体调控为手段，以人与自然的协调关系为基础，以高效和谐为方向，为人类社会及自然环境双受益和资源环境可持续发展设计的具有物质多层分级利用、良性循环的生产工艺体系”［1-3］。生态工程的实施可统一实现生态环境效益、经济效益和社会效益。

目前，在污水处理技术生态工程研究和应用方面，主要有污水土地处理系统、蚯蚓—微生物生态滤池、污水生态塘处理系统和生态浮岛这四种生态污水处理技术［4］。

1 主要生态工程污水处理技术

1.1 污水土地处理系统

污水土地处理系统的基本工艺流程如图1所示［5］，污水通过预处理及相关水量调节和储存后，进入土地处理工艺，土地处理工艺主要是利用“土壤-微生物-植物”这三者之间的生态关系，进行自我净化，使得污水水质得到一定程度的改善。在这个过程中，一方面，污水中的营养物质和水分促进了微生物和植物的生长，另一方面，植物和微生物将污水中的有机物转化为了无机物，使污水得到了净化。

污水土地处理系统根据处理目标、处理对象的不同可分为5种类型：①慢速渗滤（SR）；②快速渗滤（RI）；③地表漫流（OF）；④湿地处理（WL）；⑤地下渗滤（UG）。这 5种类型的污水土地处理系统各自的特点如表1所示。

1.2 蚯蚓微生物滤池系统

蚯蚓微生物生态滤池是一种新型生态污水处理技术，工作原理如图2所示，其主要利用蚯蚓穿梭觅食的特性，提高污染物降解效果，同时蚯蚓粪的特有性质还可以改善土壤的颗粒结构，提高土壤的通透性，提高污水土地处理系统的水力负荷和有机负荷［6］。

图1 污水土地处理工艺流程图

表1 5种类型的污水土地处理系统的特点

蚯蚓生态滤池的工艺流程较为简单，建设和运行成本较低，可实现污水和污泥同步高效处理，非常适合于经济基础薄弱的中小城镇。但是，蚯蚓对生存环境要求较高，尤其是对环境湿度和温度的要求，而且在滞水环境中蚯蚓的生存期限较短，这就造成蚯蚓生态滤池进水负荷量低、水力负荷低的特点，仅适用于中小型污水处理厂。

图2 蚯蚓生态滤池的工作原理

1.3 污水生态塘处理系统

污水生态塘处理系统就是在生态塘内制造一个人工生态系统，利用生态系统内的多条食物链进行物质转移和能量转换，最终将水中的有机污染物进行降解和转化。污水生态塘处理系统不仅可以降解有机污染物还可以以此进行水产养殖，实现污水处理资源化［7］。其工作原理如图3所示。

图3 生态塘工作原理

由生态塘内获得的产品必须达到一定的清洁标准，这就要求一开始就要对进入生态塘的污水进行相关处理，确保水中不含有有毒有害物质，方可再利用。污水生态塘处理系统典型的处理流程如图4所示。

图4 生态塘系统典型处理工艺流程图

污水生态塘处理系统具有许多优点，一是可充分利用地形特点进行建造且建设费用较低；二是结构易于构建，相对简单，运行维护方便；三是可实现污水回收利用，节约用水；四是可用于美化环境；五是具有一定经济效益。但是其仍然存在一定的局限性，如占地面积较大，系统内较为脆弱，容易滋生蚊虫，污水去除效率不稳定。

1.4 生态浮岛

所谓的生态浮岛，就是在水上建立人工生态系统，通过以高分子材料为载体，将可水生的植物通过技术手段栽到受污染的水面浮岛上，主要利用的是物种间共生关系和水体空间生态位和营养生态位的原则。生态浮岛技术不仅可以净化水质还可以营造水上景观。

但是，目前生态浮岛技术还不成熟，应用于实际工程的案例较少，限制其发展的主要原因是高分子载体的研究制作，现阶段生态浮岛技术所需的高分子材料载体制作工艺由于成本高、研制难度大等因素还不能满足其发展需要。

尽管如此，生态浮岛技术由于具有不另外占地、造价低、维护方便、具有综合效益等优点，使其仍然有广阔的发展前景，而且在富营养化和河道修复方面已经有取得成功的案例［8-9］。

2 结语

综上所述,生态工程污水生态处理技术与传统的污水处理技术相比,基本上不涉及化学品的投入和消耗，具有低污染、高效率的优点。根据国情，我国的污水治理必须走生态处理技术的道路。但是，该技术还存在有局限性，在许多基础研究方面尚存在不足，仍需进行深入的研究。

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

［2］燕丽杰，马麟春.污水生态工程处理技术概论［J］.黑龙江科技与信息，2009（32）：166.

［3］孙文娴，杨海真.污水生态工程处理技术进展［J］.净水技术，2007（1）：22-25.

［4］刘明辉，左丽丽.生态工程在水污染控制中的应用［J］.黑龙江环境报，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］杨键，杨健，娄山杰.一种新型环境友好污水处理工艺——蚯蚓生态滤池［J］.国资源综合利用，2008（1）:16-19.

［7］韩耀霞，张格红.浅析生态塘系统在污水处理中的应用［J］.环境保护学，2008（34）：54-59.

［8］代培，吴小刚，张维，等.人工生物浮岛载体的研究进展［J］.环境科学与管理，2006（6）：13-16.

［9］唐林森，陈进，黄茁.人工生物浮岛在富营养化水体治理中的应用［J］.长江科学院院报，2008（1）：21-24.