人工濕地處理技術(shù)及特征

李明飛等

摘 要：濕地被稱為地球地球的“腎”，是地球上重要自然資源。人工濕地在現(xiàn)在污水處理中擔(dān)當(dāng)了重要的角色。人工濕地系統(tǒng)是通過人為地控制條件，利用濕地復(fù)雜特殊的物理、化學(xué)、生物綜合功能凈化污水。本文主要介紹人工濕地的處理原理、人工濕地處理污水系統(tǒng)的主要特征以及人工濕地的建設(shè)，目的是研究人工濕地的特點及發(fā)現(xiàn)人工濕地的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：人工濕地；處理技術(shù)；分類；特征；建設(shè)

人工濕地是指人工建造和監(jiān)管控制的、工程化的濕地；是由水、濾料以及水生物所組成，具有較高生產(chǎn)力和較天然濕地有更好的污染物去除效果的生態(tài)系統(tǒng)。隨著社會發(fā)展，環(huán)境的不斷改變，人類對生存環(huán)境的要求也是越來越高，但隨著工業(yè)的快速發(fā)展需水量不斷增大，人們生存面臨極大挑戰(zhàn)。而水處理也是我們必須面臨的問題，人工濕地恰恰既滿足美觀的要求又能保障水的處理要求。

1 人工濕地處理技術(shù)及分類

1.1 人工濕地處理原理

人工濕地是由一些適合在污染環(huán)境條件下生存的以大型水生植物為主的高、低等生物和處于水飽和狀態(tài)的基質(zhì)組成的具有特殊生理功能的復(fù)合體。人工濕地污水處理系統(tǒng)是由人工建造和監(jiān)督控制，充分利用濕地系統(tǒng)凈化污水的能力，包括生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化。

1.2 人工濕地分類

人工濕地因水流方式差異可分為以下3 類。

（1） 表面流濕地： 廢水在濕地床的表面慢流，它與自然濕地最接近，絕大部分有機物的去除是由長在水下植物葉莖、桿上的生物膜來完成。這種濕地不能充分利用填料層極豐富的植物根系，北方地區(qū)冬季表面會結(jié)冰，目前較少采用。

（2） 潛流濕地： 污水在濕地床表面下滲流，一方面可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及表層土和填料截留作用處理，另一方面由于水流在地表下流動，保溫性好，處理效果受氣候影響較小，尤其適合北方地區(qū)的氣候特點。

（3） 立式流濕地：水流動情況綜合了表面流濕地和潛流濕地的特點，但其建造要求高，易滋長蚊蠅，目前尚不多見。

1.3 工濕地植物選擇

植物是濕地中重要去污成分之一，其生長發(fā)育直接影響到出水的水質(zhì)。目前人工濕地常用的植物有蘆葦、席草、大米草、水花生、水蔥、香蒲、燈心草、沼生蔗草、池杉、柳等。 不同物種或同一物種在不同濕地環(huán)境中的凈化效率有較大差異，人工濕地植物選擇趨向于從當(dāng)?shù)氐奶烊粷竦刂羞x擇抗污能力強、凈化效果好的物種 [3]。

多種植物組合對水質(zhì)的凈化效果好于單種植物，目前有越來越多的試驗采用多種植物的組合。這可能是因為：不同水生植物的凈化優(yōu)勢不同，有的可以高效地吸收氮，有的能更好地富集磷，當(dāng)多種植物組合使用時就會有利于植物之間取長補短，保持穩(wěn)定的凈化效果；每種植物在不同時期的生長速率及代謝功能各不相同，導(dǎo)致不同時期對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收量也不同，而且隨著植物發(fā)育階段不同，附著于植物體上的微生物群落也會發(fā)生變化。微生物群落的變化會直接影響到植物對水體的凈化率；多種植物的組合具有合理的物種多樣性，從而更容易保持生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性，而且也會減少病蟲害。

2 人工濕地處理污水系統(tǒng)的主要特征

人工濕地處理污水系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣，可用于處理市政生活污水還可用于處理工業(yè)污水和地表徑流。與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)比較，人工濕地污水處理系統(tǒng)具有下列特征：

（1）生態(tài)化處理污水。人工濕地污水處理系統(tǒng)能在有效地處理污水的同時，還具有增加綠地面積、改善大氣質(zhì)量、凈化空氣、緩解城市熱島效應(yīng)、減少排水投資等改善和美化環(huán)境的生態(tài)功能。

（2）污水和污泥可同時進行處理，節(jié)省污泥處置費用和防止二次污染。尤其是中國南方地區(qū)，高溫多雨的氣候條件更有利于人工濕地處理系統(tǒng)的運行，一年四季均具有較強的污水處理能力。

（3）投資成本遠(yuǎn)低于常規(guī)技術(shù)，且運行管理方便。與同等規(guī)模污水處理廠相比，人工濕地的建設(shè)費、運行費只需二分之一和五分之一。

（4）處理后的凈水可以中水回用，以達到充分利用水資源的目的。其對污水中的氮磷的去除效果優(yōu)于常規(guī)污水處理工藝。

（5）人工濕地技術(shù)應(yīng)用靈活。從日處理污水幾十、幾百噸，至幾萬、幾十萬噸，都能獨立運行。

3 人工濕地的建設(shè)

3.1 場地的選擇

采用人工濕地工藝處理污水時，應(yīng)盡可能選擇有一定坡度的洼地或經(jīng)濟價值比較低的荒地，一方面減少土方工程量、便于排水、降低投資；另一方面可以防止對周圍環(huán)境的影響。

3.2 填料的應(yīng)用

進水配水區(qū)和出水集水區(qū)的填料一般采用60mm～100mm粒徑的礫石，分布于整個床寬。處理區(qū)填料表層土壤可采用含鈣量為210～215kg/100kg的混合土，以利于提高脫磷效果。表層以下全部采用5mm～10mm粒徑的石灰石填料

3.3 植物的栽種

在選擇濕地植物種類時，要根據(jù)耐污耐寒性、生長適應(yīng)性、抗病性、根系的發(fā)達程度、經(jīng)濟價值性及美觀要求等來確定，應(yīng)盡可能增加系統(tǒng)的生物多樣性，以提高濕地的處理能力，延長濕地使用壽命。蘆葦由于根系較為發(fā)達，可深入地下016m～017m，輸氧性能良好，故被廣泛采用。

3.4 濕地床的水位控制

一般情況下，濕地進水的水位是一定的，為使污水在床體內(nèi)以推流式流動，必須對床層的水位加以控制。對目前比較常用的潛流濕地系統(tǒng)，在水位的控制設(shè)計中應(yīng)注意以下兩個問題：一方面當(dāng)系統(tǒng)接納最小設(shè)計流量時，出水端不會出現(xiàn)填料床面的掩沒；另一方面當(dāng)系統(tǒng)接納最大設(shè)計流量時，濕地進水端不出現(xiàn)雍水。。濕地床中水面浸沒植物根系的深度要盡可能保持均勻，并使水面坡度與底坡的坡度一致。

4 綜述

人工濕地不僅美觀而且實用，作為一種低耗、高效且與自然相和諧的污水處理工藝，人工濕地在各國都受到極大關(guān)注。人工濕地系統(tǒng)由于它具有高效率、低投資、低運轉(zhuǎn)費、低維護技術(shù)、低能耗、處理效果好等優(yōu)點，非常適合我國國情，尤其是適合廣大農(nóng)村地區(qū)、中小城鎮(zhèn)地區(qū)的污水處理。人工濕地系統(tǒng)是一種新興的廢水處理技術(shù)，其有以下優(yōu)點：

（1）設(shè)計合理，運行管理嚴(yán)格的人工濕地處理污水效果穩(wěn)定、有效、可靠，可與污水三級處理媲美。此外，對污水中含有的重金屬及難降解有機物有較強處理能力。

（2）基建費用低，一般為生物處理的1/3～1/4。

（3）能耗省，費用低，為生物處理的1/5～1/6；可定期收割植物，有一定的經(jīng)濟效益。

（4）既能凈化污水，又能美化景觀，形成良好的生態(tài)環(huán)境，為野生動植物及人類提供良好的生活環(huán)境。

參考文獻

[1] 高廷耀，顧國維，周琪，水污染控制工程，第三版，高等教育出版社，2007

[2] 徐麗花， 周琪。 人工濕地控制暴雨徑流污染研究進展。 上海環(huán)境科學(xué)， 2001， 20（ 8） ： 401-402

[3] Gerberg RM，Elkins BV，Lyon S R，et al.Role of aquatic plants in waste water treatment by art if icial wet lands Wat.Res，1986，20（3）：363-368）

[4] 高吉喜，葉春，杜娟。水生植物對面源污水凈化效率研究。中國環(huán)境科學(xué)，1997，17（ 3） ： 247-251