人工濕地污水處理技術的應用現狀及發展前景

王紅光

摘要：在我國，人工濕地在污水處理中的應用研究尚處于初級階段，國家有關部門應該在思想上進一步提高對人工濕地處理污水重要性的認知程度。本文筆者對人工濕地污水處理技術的應用現狀及發展前景進行了探討，希望對相關從業人員具有借鑒意義。

關鍵詞：人工濕地，污水處理技術，應用現狀，發展前景

中圖分類號： R123 文獻標識碼： A

前言：人工濕地的污水處理技術并不是最近才開始盛行的，而是起源于20世紀70年代的一種污水處理的生態工程模式。人工濕地顧名思義就是完全由人工進行建造的，并且由人工進行監督和控制的濕地。主要是利用生態系統中的化學，物理以及生態的三位一體的協同生態模式實現對于污水的高度凈化。相比較傳統的污水處理模式，這樣的人工濕地具有經濟實惠，造價低同時又兼具處理廢水高效穩定，保護環境等優點，它已經在歐美國家盛行開來。

1 人工濕地的類別

人工濕地的常用分類方法是按照濕地的水流特征進行分類的，一般可分為表面流的濕地和潛流的濕地兩大類。

1.1 表面流濕地基本特征為濕地中的污水在濕地的表面進行漫流，通常水面是暴露在空氣當中，這種濕地類型在美國比較常見。表面流濕地一般分為多個不同的池道和水道，在不同的池道和水道之間常使用隔墻進行分隔，同時在池道的底部常常會設置防水材料，以免濕地中的污水對地下水造成污染。在池道當中還會安置一些土壤，泥沙等有利于水生植物生長的材料，便于水生植物在水中的生長。在水流的特征方面，表面流的水位一般不高，不超過1m，水流速度也比較緩慢。表面流濕地有很多天然的優勢，比如說設計簡單易于施工，同時由于簡便的設計方式，它的造價也相對低廉，比較適合在農村使用。但是由于濕地的表面流特性，它對于污水的負荷能力偏小，而且占地面積過大，同時由于是露天使用，受到自然因素的制約較大，冬天會因為水面的結冰而無法使用，夏天也由于水質的惡劣滋生蚊蟲，所以這種設計使用的并不廣泛。

1.2 潛流濕地

潛流濕地和表面流濕地不同，它不存在暴露在自然環境之下的水面，所有的污水均是在所修筑材料的表面之下進行滲流的，這種濕地的修筑方式在歐洲比較普遍。潛流濕地的池道和水道同樣不是單個的，而是由多個的池道和水道組成，池體或者水道之間由隔墻相阻隔。池道或者水道的底部同樣鋪設了一些防水的材料以防止污水的滲透。池中所填的材料和表面流濕地不同，一般為大量的碎石，鵝卵石，砂石等多孔的介質材料。在水道的基質表面一般會栽種植物，污水會在介質當中進行滲流，而水面的高度一般低于介質的表面，所以整體的水流狀態是潛流的狀態。由于在這種模式之下水流會在濕地的內部流動，避免了直接暴露于空氣當中，對于蚊蟲的控制和不良氣味的控制相比較表面流濕地會好很多。此外污水潛入了基質當中進行流動，可以和基質的表面進行充分的接觸，因此對于水中的離子吸附能力要遠高于表面流的濕地。同時，在這種濕地當中，基質由于非常細小，能夠為微生物的附著提供大量的表面空間，在潛流濕地當中的微生物的數量很多，種類也很豐富，使得潛流濕地對于污水的負荷能力很高，同時還兼具占地面積小，對于污水處理效率很高的優勢。潛流濕地也存在一些缺點，這些缺點主要集中在建造費用比較高昂，設計和建造的難度較大，同時對于它的維護管理工作也比較困難。在實際使用當中，還發現一些潛流濕地由于設計師的考慮不周到，會發生堵塞的現象，從而使得基質的表面形成滯水。在現在的潛流濕地當中，還有兩個根據水流方向制定的分類，分別為水平流和垂直流。在目前的實際應用當中，水平流的潛流濕地占據主導地位，而按照垂直流構建的潛流濕地的比重較小。

2 人工濕地凈化污水的基本原理

2.1 污染物的處理方式

人工濕地對于污水的處理方式是多方面的，作用機理也有很多種，主要包括：通過物理的沉降作用進行處理，污水在通過人工濕地的基質層以及濕地當中的密集的植物根系時，懸浮物通過物理途徑被吸附，同時慢慢的沉積在水道的基質當中；通過植物根系的阻攔同樣可以達成一定的凈水的目的；通過一些化學物質的凈水；通過水道當中的土壤以及植物表面的吸附，一些污染顆粒會被吸附；通過生存在介質當中的微生物自身的代謝作用對污水起到一定的凈化作用。

2.2 基質的凈化原理

基質的面積很大，占人工濕地構造當中的絕大部分，它是區別人工濕地和自然濕地的關鍵。在排除植物因子的作用之后，人工濕地構成的土壤—微生物系統的處理模式對于污水成分仍然具有良好的去除作用?；|在整個的濕地系統當中起到了為微生物和植物提供良好的生存環境的作用，同時也通過一定的物理沉降參與到濕地凈化污水的過程當中去。自然界的泥土常常被用于人工濕地當中作為基質的主要成分，但是為了加強水利疏導的功能，大部分的濕地采用砂石泥土作為濕地的基質。此外爐渣煤灰和一些多孔性的材料探討人工濕地污水處理技術的應用由于其出色的理化性質，也常被用作基質的原材料。有時污水的處理過程當中有特殊的要求，例如污水當中的磷含量過多，需要進行吸附，此時對于基質的選取也有獨特的要求，常常會含鈣量豐富的花崗石，石灰石，貝殼等作為基質的材料。目前的基質選擇中，砂石的混合處理是主要的形式?；|的去污原理根本上是離子的交換過程，螯合反應，沉降反應等一系列的化學反應。在化學反應結束之后，反應的產物沉降在基質當中，使得基質中某些化學元素的含量急劇升高。當然基質對于金屬離子強大的固持能力來源于植物根系的吸收，滯留和腐爛的過程。

2.3 水生植物的凈化機理

當前在人工濕地的水域當中種植植物是常見的做法，但是對于水生植物存在的必要性存在著一定的爭議。一部分研究人員對于植物的重要性持肯定的態度，他們認為水生植物的種植不僅能使人工濕地的外表更加引人注目，還對于濕地當中污水的處理有重要的指導意義。但是也有部分研究人員吧水生植物的存在意義定位于維護美觀。筆者認為，水生植物存在的意義絕不只限于美觀，植物是濕地系統當中重要的組成部分，在污水的處理和凈化方面發揮著重要的作用。一方面，植物在枯萎時，落葉以及其它的一些枯敗的枝葉能夠形成一個自然地過濾裝置，對于污水異味的控制很有幫助。另一方面，植物的繁殖能夠阻止其它的一些雜草的生長，有助于控制水中蚊蟲的數量。此外，植物的根系對于水中的重金屬離子和一些其它的有機物質有極強的吸收能力，可以將它們從有害的物質同化為生物量。植物的根系還可以幫助懸浮物在基質中進行良好的沉降過濾，這在上文當中有提到。

2.4 微生物和藻類的凈化機理

微生物在地球生物圈當中扮演著重要的作用，微生物不僅能夠作為自然界當中的分解者，還可以扮演自然界當中初級生產者的角色。人工濕地當中微生物凈化的作用至關重要，它能夠幫助重金屬離子和N,P的沉降，還能夠為水生環境創設很好的條件。

結語

隨著研究的深入，人工濕地污水處理技術效率不斷提高，應用范圍不斷擴大，在理論和實踐上都不斷有新的發展。中國中小城鎮眾多，人口密集，資金及技術有限，發展大型污水廠有較大的困難，濕地污水處理技術符合中國國情，必將在中國具有廣泛的應用前景。

參考文獻

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