人工濕地技術與污水處理探究

周云

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 上海 200092）

人工濕地技術與污水處理探究

周云

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 上海 200092）

水環(huán)境污染治理形式日益嚴峻的今天，人工濕地系統(tǒng)作為一項簡便、有效、低成本的污水處理技術正在得到越來越多人的青睞。本文在對其機理進行簡要介紹的基礎上，闡述了現(xiàn)階段的運營與發(fā)展，就其優(yōu)勢與亟待完善之處予以系統(tǒng)分析，并對此技術的深入提出展望。

人工濕地；污水處理；技術

隨著工業(yè)化進程發(fā)展與人口的增長，水環(huán)境污染加劇，我國水資源短缺現(xiàn)象嚴峻,人均水資源儲量普遍偏低。與此同時,污水的資源再利用，化生其為新的水資源這一理念已相應成為可持續(xù)發(fā)展新亮點。在此情況下亟待綠色無污染、簡便易行、節(jié)省成本的污水處理系統(tǒng)，人工濕地技術應運而生。

1 人工濕地概述

1.1 濕地系統(tǒng)

濕地為陸地生態(tài)與水生生態(tài)間的承接地帶,依據(jù)《濕地公約》：地球上除海洋(深超過6m）外的所有水體都可被當作濕地。[1]濕地乃是水域與陸地間的過渡地域,它不僅具備凈化水體、降解污染物、調治氣候、維護地球生命支持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)等服務功能，還能夠為野生動植物繁衍提供場所，因而被譽為“地球之腎”[2]。

人工濕地（Constructed Wetlands,CW)則通過模擬自然濕地，人為地設計與挖掘而成的包括基質、沉水與挺水植物、動物及水體的復合體。按照不同的布水方式人工濕地可分類為垂直流人工濕地、地表面流人工濕地及水平潛流人工濕地.[3]作為近年來發(fā)展的污水生態(tài)處理工程技術系統(tǒng)中的綜合性的生態(tài)系統(tǒng)，它的興起結合了污水處理與生態(tài)環(huán)境保護，一舉多得。

1.2 人工濕地原理

人工濕地起源于20世紀50年代中期，歷經(jīng)時代變遷其技術不斷更新完善并于上世紀90年代于發(fā)達國家廣泛應用。在人工濕地系統(tǒng)中，污水流過床體表面與床體填料縫隙,借助過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等步驟實現(xiàn)對水體復雜高效的凈化過程，具備緩沖容量大、處理成效好的優(yōu)勢。其巧妙運用生態(tài)系統(tǒng)間物種共生物質循環(huán)再生理論、結構與功能相關準則，在促進水中污染物良性循環(huán)的同時發(fā)揮資源生產(chǎn)潛力,預防再污染，從而獲取污水處理與資源利用之間平衡的最佳效益。

2 人工濕地技術現(xiàn)狀與改進

2.1 現(xiàn)狀

人工濕地雖然在我國起步較晚，但發(fā)展至現(xiàn)階段，我國的濕地系統(tǒng)處理對象已逐步擴大到農村污水處理、城市污水、工業(yè)廢水及水產(chǎn)畜牧禽類養(yǎng)殖廢水。[4]足以證明我國的人工濕地技術探索已逐步從理論應用擴展至推廣應用階段。

實踐項目證實，目前雖已有可知人工濕地設計模版,但其實施中卻不同程度地存在一系列問題,尚無法全面描述人工濕地在不同水域的功能，故此，不同水域特點的不確定性使得這些模型普遍缺乏共性。在實施階段也不乏以下問題的存在：（1）規(guī)劃欠合理，例如采用垂直流的人工濕地由于設計上未能較好的解決流量不均衡、配水不均的問題，導致濕地植物的生長十分不良，處理出水效果不明顯；（2）管理維護不到位：伴隨濕地運行，氣候變化、人工落葉清理不及時、基質淤積堵塞、病蟲害等情況時有發(fā)生，嚴重影響其使用壽命。例如截污的系統(tǒng)受雨水排放的影響，截污管道內會出現(xiàn)明顯淤積較，同時也直接造成處理設施中格柵、厭氧池的淤積，影響了處理設施的正常運作，清疏維護工作量較大，這些都給我們相關技術的落實帶來了一定難度。

2.2 改進建議

依據(jù)現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)及運營：（1）優(yōu)化設計參數(shù)，依據(jù)受納水體及水質排放標準而匹配設計工藝，加強對污水預估、預處理能力；（2）落實進出水構筑物的布局及清理，預防基質堵塞，例如合理設置單元長寬及其比例；（3）因地制宜選取凈化力強、抗病蟲害、適應力強的水生植物種植:有研究顯示蘆葦和香蒲在人工濕地的使用中被普及，它們既是我國南北方的普遍物種，而且是國際公認的最佳濕地植物[5]；（4）結合實際匯集濕地系統(tǒng)應用實例及經(jīng)驗，組建我國人工濕地處理運營數(shù)據(jù)庫，以便提高效率降低工程風險；（5）加大人工濕地技術的推廣與應用力度：與此相關的利用研究大都處于實驗階段，污水制備和人工濕地構建亦多停留在實驗室模擬中，不同地區(qū)、不同類型的人工濕地在現(xiàn)實生活當中運行時，往往難以達到預期的理想效果，尚需進一步加強人工濕地的基礎理論研究，并進一步結合不同地域的環(huán)境條件和不同的應用目的開展研究和進行技術推廣。

3 總結與展望

在全球污染加劇，環(huán)境日益惡化的今天，水資源供需矛盾日益緊張，結合我國經(jīng)濟高速發(fā)展的國情，這一問題尤為棘手。尤其是近年來伴隨城市化、工業(yè)化的深入，城市生活污水與工業(yè)污水的排放量激增,較多城市顯現(xiàn)出嚴重的水污染,已嚴重限制其經(jīng)濟的發(fā)展。而傳統(tǒng)的生化二級處理被投資和運成本用所限，難以在中小城區(qū)推行,現(xiàn)有污水處理廠也遠無法滿足相應的處理要求,因而,推廣簡捷高效的生物污水處理技術——人工濕地污水處理技術則成了改變水資源缺乏現(xiàn)狀的重要途徑。

人工濕地技術自開展以來已然展示了不少成功的案例，正因其在污水的修復方面顯露出了極大的開發(fā)潛力，進而得到公眾的普遍接納。相比之下,人工濕地做為一種新型生態(tài)處理污水的系統(tǒng)，其建造及經(jīng)營成本低廉,運行方便，易于維護,效果穩(wěn)定，經(jīng)濟效益顯著等諸多優(yōu)點,將成為遠離城區(qū)、地理條件相對寬裕的眾多中小城鎮(zhèn)、旅游區(qū)、居民區(qū)污廢水處理的優(yōu)選方案。

[1]楊朝飛.中國濕地現(xiàn)狀及其保護對策[J].中國環(huán)境科學,1995,(6): 407-411.

[2]崔麗娟,張曼,王義飛.濕地功能研究進展[J].世界林業(yè)研究, 2006,19(3):l8-21

周云（1989—），男，漢族，陜西西安人，學士學位，研究方向為環(huán)境工程。