淺談人工濕地污水處理技術(shù)及其發(fā)展

葛紹根　李春雷

摘要：文章闡述了人工濕地污水處理的特殊機(jī)制以及基本類型，結(jié)合國際社會的發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)分析其實際的應(yīng)用優(yōu)勢和存在的不足，進(jìn)而提出人工濕地污水處理技術(shù)在我國的發(fā)展前景，實踐表明，該技術(shù)不僅符合我國當(dāng)前水資源緊張的發(fā)展現(xiàn)狀，而且能夠更好地彌補傳統(tǒng)污水處理廠的缺陷，值得在全國范圍內(nèi)推廣建設(shè)人工濕地工程。

關(guān)鍵詞：人工濕地；污水處理技術(shù)；人工生態(tài)系統(tǒng)；污水處理廠；污水處理機(jī)制 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X522 文章編號：1009-2374（2015）10-0095-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0901

人工濕地是在模擬自然濕地的基礎(chǔ)上建立起來的人工生態(tài)系統(tǒng)，由人類自行建造和監(jiān)管控制。人工濕地污水處理技術(shù)是在20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種特色凈污技術(shù)，綜合運用生物、化學(xué)、物理原理來實現(xiàn)對污水的處理和凈化，與傳統(tǒng)的二級生化處理工藝相比，不僅凈污效果好、工藝設(shè)備簡單、維護(hù)費用低廉、系統(tǒng)配置可塑性強，而且凈化之后的水源具有一定的生物安全性，因此，社會效益和生態(tài)效益顯著。隨著近年來人工濕地污水處理技術(shù)在我國的應(yīng)用研究，促成了許多城市都開始建造本地區(qū)的人工濕地工程，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，其發(fā)展前景也更加廣闊。

1 人工濕地污水處理技術(shù)概述

1.1 人工濕地污水處理機(jī)制

早在1953年，德國的凱撒博士就在研究中證實蘆葦能夠有效清潔水中的有機(jī)質(zhì)和無機(jī)物，并由此開發(fā)出了植物過濾系統(tǒng)。1977年“根區(qū)法”理論的提出，標(biāo)志著人工濕地污水處理技術(shù)的初步萌芽形成，在此后的幾十年里，人工濕地污水處理技術(shù)得到不斷的完善和發(fā)展，并在西方國家得到廣泛的應(yīng)用。人工濕地由人工基質(zhì)作為填料，和水生植物組成一個生態(tài)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)中基質(zhì)、水生植物、微生物之間的相互作用，借助基質(zhì)的過濾、沉淀、吸附、離子交換、微生物分解等化學(xué)、生物、物理原理實現(xiàn)對污水的高度凈化。

1.2 人工濕地污水處理系統(tǒng)的基本類型

根據(jù)工程設(shè)計原理和水體流動差異，可以將人工濕地污水處理系統(tǒng)分為水平潛流濕地系統(tǒng)、表面流濕地系統(tǒng)、垂直流濕地系統(tǒng)三種類型。其中，水平潛流濕地系統(tǒng)的保濕性良好，對一些重金屬和有機(jī)物能夠起到良好的去除效果，而且不易受自然環(huán)境的影響。表面流濕地系統(tǒng)不需要人工基質(zhì)作為填料，工程造價較低，但是對水的負(fù)荷力較低，凈污能力有限。垂直流濕地系統(tǒng)很好地綜合了兩者的優(yōu)勢，但是由于工程造價高，其應(yīng)用范圍受到限制，并沒有在大范圍內(nèi)得到推廣使用。

2 人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢與不足

2.1 人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

人工濕地污水處理技術(shù)與傳統(tǒng)的二級生化處理工藝相比，其應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下四個方面：（1）人工濕地污水處理系統(tǒng)的工程建造成本低廉，設(shè)備維護(hù)也比較簡單，其建設(shè)成本和運營成本是普通污水處理廠的10%甚至更多，因而大面積的推廣使用可以取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益；（2）人工濕地污水處理系統(tǒng)主要由人工基質(zhì)和水生植物組成，人工基質(zhì)的選擇空間較大，土壤、細(xì)沙、石灰石、礫石等都可以作為填料，填料組成不同，基質(zhì)的凈污能力也不同，因此，可以根據(jù)污染物的種類和性質(zhì)選擇合適的填料組合，有針對性地處理污水。此外，水生植物種類也比較多，燈芯草、茭白、浮萍、鳳眼蓮、蘆葦?shù)榷际浅Ｒ姷耐λ参铮@些水生植物對氮、磷、無機(jī)物等污染物的凈化能力存在差異，因此可以通過水生植物的合理選取提高污水凈化能力；（3）在進(jìn)水濃度較低的情況下，人工濕地污水處理系統(tǒng)對COD的去除率可以達(dá)到85%以上，對氮的去除率可以達(dá)到65%以上，對磷的去除率可以達(dá)到90%以上，除了這些常見的無機(jī)物之外，對其他農(nóng)藥類、重金屬等的去除率也保持在90%以上，因此，人工濕地污水處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)污水處理工藝相比，去污能力更高；（4）傳統(tǒng)污水處理廠只具有單一的污水處理功能，不具備生態(tài)功能，但是人工濕地污水處理系統(tǒng)卻由于其獨特的組成部分而與自然濕地類似，對周圍環(huán)境可以起到較強的影響作用，大規(guī)模人工濕地的建成，不僅增加了地球的綠地面積，還能為人們提供一個全新的城市生態(tài)景觀，在發(fā)揮污水凈化功能的同時，達(dá)到了生態(tài)效益和社會效益的雙重收益。

2.2 人工濕地污水處理技術(shù)的不足

人工濕地污水處理技術(shù)雖然具有較多的應(yīng)用優(yōu)勢，但是由于其特殊的污水處理機(jī)制，容易受到氣候條件的影響，例如冬季寒冷天氣不適宜美人蕉等熱帶水生植物的正常生長，其污水處理能力也受到一定的限制。此外，由于人工濕地污水處理系統(tǒng)的凈污效果與污水在水體中的流動時間呈正比，因此需要足夠的填料空間才能防止污水的淤積，其占地面積也比一般的污水處理廠大2～3倍，因此，在工程選址時就需要考慮遠(yuǎn)離市區(qū)的郊區(qū)。人工濕地污水處理系統(tǒng)的去污過程需要依靠自身的水體系統(tǒng)，人工干預(yù)的范圍有限，隨著時間的推移，重金屬、懸浮物、有機(jī)物等污染物會逐漸積累，導(dǎo)致大量的微生物繁殖，一旦維護(hù)不當(dāng)，就會產(chǎn)生淤積現(xiàn)象，降低水體的傳導(dǎo)性和處理效果，如果人工濕地處于連續(xù)性的運轉(zhuǎn)過程中，水體內(nèi)的基質(zhì)就會逐漸飽和，失去原有的去污能力，因此，需要定期對基質(zhì)進(jìn)行去淤處理。

3 人工濕地污水處理技術(shù)的發(fā)展

3.1 我國在人工濕地污水處理技術(shù)方面的發(fā)展現(xiàn)狀

人工濕地污水處理技術(shù)在我國的研究起步比較晚，直至“七五”期間才開始著手進(jìn)行該系統(tǒng)的機(jī)理性研究，應(yīng)用實例還較少。在我國首次建成的人工濕地工程是由國家環(huán)?？偩衷谏钲谥鞒纸ǔ傻陌啄嗫尤斯竦毓こ蹋湮廴疚锶コ士梢赃_(dá)到90%，隨后，江蘇、上海、沈陽等地也積極開展研究規(guī)劃工作，并先后建成了規(guī)模不一的人工濕地工程，并取得良好的凈污效果。

3.2 人工濕地污水處理技術(shù)的發(fā)展前景

長期的研究實踐表明，人工濕地污水處理技術(shù)作為一項先進(jìn)的污水處理技術(shù)，各國對該技術(shù)的研究深度還將不斷深入，它具有傳統(tǒng)技術(shù)所不具備的綜合效益，因此，人工濕地污水處理技術(shù)的發(fā)展空間非常廣闊。人工濕地污水處理技術(shù)在我國經(jīng)過20多年的發(fā)展，不僅取得了較高的綜合效益，而且符合我國當(dāng)前階段的國情。據(jù)統(tǒng)計，我國僅有4%的生活污水和25%的工業(yè)廢水能夠經(jīng)過凈化循環(huán)利用，其余的全部被直接排放，不僅浪費了大量的淡水資源，而且也使大范圍的城市用水受到了污染，淡水資源日益緊缺的社會形勢迫切需要一種有效的污水處理技術(shù)，緩解當(dāng)前的水資源緊缺狀態(tài)。此外，受到經(jīng)濟(jì)條件的限制，一些邊遠(yuǎn)地區(qū)由于資金缺乏還沒有建立污水處理廠，因此，大力發(fā)展人工濕地污水處理技術(shù)對于在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)水資源回收具有重大的

意義。

4 結(jié)語

人工濕地污水處理技術(shù)的研究和系統(tǒng)構(gòu)建是當(dāng)前國際濕地領(lǐng)域的一項研究熱點，利用人工濕地污水處理工藝在工程造價、去污能力、運營成本方面與傳統(tǒng)污水處理工藝相比具有更多的應(yīng)用優(yōu)勢，但是容易受到氣候條件、占地面積等方面的限制?？傮w看來，結(jié)合我國當(dāng)前的國情，人工濕地污水處理技術(shù)在未來的污水處理領(lǐng)域必然具有更加廣闊的發(fā)展前景，同時也是一項利國利民的工程。

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（責(zé)任編輯：陳 倩）