北方人工濕地建設(shè)存在問題及對策

熊守存，李 輝

（1.遼寧省葫蘆島市凌河保護(hù)區(qū)管理局，遼寧 葫蘆島125000；2.葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125000）

1 人工濕地的分類

國內(nèi)外學(xué)者從工程設(shè)計的角度出發(fā)，按照系統(tǒng)布水方式的不同或水在系統(tǒng)中流動方式不同，劃分為表面流人工濕地、潛流人工濕地和復(fù)合流人工濕地。

根據(jù)北方地區(qū)常用類型對表面流人工濕地和潛流人工濕地從工藝設(shè)計、工程建設(shè)及運行等方面進(jìn)行比較分析。

2 北方人工濕地存在問題

因人工濕地是一個人為建造的自然生態(tài)系統(tǒng)，受氣候影響較大，尤其是北方冬季，天氣寒冷，氣溫低，人工濕地存在植物凍、枯死、表面凍結(jié)造成床體缺養(yǎng)等多種問題[2]。人工濕地在北方地區(qū)的普及主要受到兩方面因素的制約，第一是嚴(yán)寒的冬季所造成的濕地系統(tǒng)中植物生命活動下降，導(dǎo)致人工濕地的處理效率也降低；第二是建設(shè)人工濕地時所需的能滿足北方地區(qū)氣候特點的植物種類較少[3]。到目前為止，關(guān)于人工濕地在北方地區(qū)的研究主要集中在這兩個方面。

2.1 北方冬季低溫因素

冬季因溫度低造成人工濕地系統(tǒng)內(nèi)植物出現(xiàn)凍、枯死或休眠現(xiàn)象，微生物活性降低，植物根系微生物的代謝也出現(xiàn)減緩甚至停止現(xiàn)象，要保證濕地出水水質(zhì)就需要延長水力停留時間。且由于冬季嚴(yán)寒，氣溫過低，還可能使人工濕地系統(tǒng)出現(xiàn)凍結(jié)，管道發(fā)生破裂等問題，導(dǎo)致濕地處理效率大幅度下降。

人工濕地在我國北方寒冷地區(qū)的冬天運行比較困難，雖然人工濕地中的潛流濕地對這方面的要求相對較低，但溫度很低時仍會嚴(yán)重影響去除效率，只有解決這一關(guān)鍵問題，才能推廣人工濕地在北方的應(yīng)用[1]。

2.2 可供選擇的植物種類少

至今為止可應(yīng)用于濕地中種植的植物種類已經(jīng)有很多，但由于它們的生長易受到介質(zhì)、氣候條件等多方面的影響，致使我國北方地區(qū)在建設(shè)人工濕地時，可供選擇的植物種類與南方相比較少，且植物吸收污染物的能力也會隨其生長與生理活動狀態(tài)的變化而發(fā)生變化，因而其凈化污水 效果也會因地區(qū)、介質(zhì)的不同而不一樣。

目前能夠滿足北方人工濕地建設(shè)要求的植物種類只有少數(shù)幾種植物，如水蔥、香蒲和蘆葦?shù)龋鄙倏晒┻x擇的植物使得北方地區(qū)建設(shè)人工濕地時植物類型比較單調(diào)，互補和可協(xié)調(diào)性差。

3 對 策

針對我國北方人工濕地存在的問題，目前主要提出了以下幾種解決對策：

1）北方冬季低溫地區(qū)多使用潛流型人工濕地。冬季溫度低，植物生長代謝緩慢，輸氧能力有所減弱，導(dǎo)致微生物活性降低，需要延長水力停留時間保證濕地污水處理效果。冬天濕地中的大型植物的地上部分，可用作覆蓋層來保護(hù)根圍結(jié)構(gòu)免于冰凍，從人工濕地類型來考慮，潛流型人工濕地因被表層填料所覆蓋，在冬季時可減小因污水蒸發(fā)蒸騰和流動造成的能量損失，這將有助于保持和提高濕地內(nèi)溫度，因此潛流型濕地的保溫效果優(yōu)于表面流濕地[4,5,6,7]，更適合于北方地區(qū)使用。

2）合理設(shè)計人工濕地的覆蓋層。有研究表明：使用不同的覆蓋物進(jìn)行隔離，對濕地系統(tǒng)的處理結(jié)果會產(chǎn)生很大的影響，同時覆蓋層所用的材料也會影響種植植物類型的選擇；對覆蓋層進(jìn)行合理的設(shè)計，不僅可以提高寒冷地區(qū)人工濕地的BOD去除率；還可以為提高氮的去除率提供足夠的氧。在寒冷地區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)的水平式潛流式人工濕地，并不能提供足夠的氧以滿足氧化碳和氧化氮的要求，可以將人工濕地設(shè)計成具有防冰防凍功能的類型，該結(jié)構(gòu)具有較高的傳送氧能力，這是去除氮所必需的。因此，合理設(shè)計人工濕地的覆蓋層不僅能起到保溫作用，同時還可以提高人工濕地的處理效率。

3）適當(dāng)增加人工濕地的構(gòu)筑深度。適當(dāng)增加人工濕地的構(gòu)筑深度既可以起到保溫的效果而且對出水水質(zhì)也有保證。增加人工濕地的構(gòu)筑深度方便對濕地水位的調(diào)整，在冬季進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃徽{(diào)整也可以阻止?jié)竦乇鶅?，如在深秋氣候寒冷時，可先將水面提升0.5m左右，剛開始會形成一層冰面，當(dāng)水面完全冰凍后，再調(diào)低水位，這樣將會在冰凍層下形成一個空氣隔離層，在冬季時，由于上面有冰雪的覆蓋，可以使?jié)竦叵到y(tǒng)中保持具有一個較高的水溫[8]。

4）因地適宜選擇植物。人工濕地在選擇植物種類時必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件來選擇與之相適應(yīng)的植物，且各種濕地植物對不同污染物的去除效果各有差異，所以一般都是將多種植物組合使用，這樣有利于植物之間取長補短，同時也能提高濕地系統(tǒng)的污水凈化效率。在北方人工濕地的運用中，植物種類不僅要考慮其凈化效果，還應(yīng)考慮其耐低溫能力。因此，選擇合適的植物對人工濕地的建設(shè)十分重要。

目前蘆葦和香蒲是人工濕地中廣泛使用的兩種植物，因為它們既是中國北方與南方都非常常見的物種，同時也是國際公認(rèn)的最佳濕地植物[9]。

4 結(jié) 語

人工濕地在我國的研究時間雖不是很長，但是已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展。目前我國北方地區(qū)均已有利用人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行污水處理，從目前的運用情況也發(fā)現(xiàn)人工濕地在北方地區(qū)的應(yīng)用仍存在很多問題。由于北方地區(qū)冬季氣候十分寒冷，濕地系統(tǒng)易發(fā)生植物休眠、根系微生物的代謝減緩甚至停止、系統(tǒng)管道發(fā)生破裂等問題，選擇適宜北方地區(qū)的濕地類型和植物以及保溫措施顯的尤其重要。人工濕地在北方寒冷地區(qū)的應(yīng)用仍處于初步研究運用階段，還存在很多的不足，為更好的在北方地區(qū)利用這種生態(tài)處理污水技術(shù)，需在人工濕地如何提高污水的處理效果、適宜北方冬季低溫植物及濕地運行的穩(wěn)定性方面投入更多的研究。

［1］崔理華，盧少勇.污水處理的人工濕地構(gòu)建技術(shù)［M］.第一版.北京：2009.

［2］劉學(xué)燕，代明利，劉培斌.人工濕地在我國北方地區(qū)冬季應(yīng)用的研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2004，23（6）：1077-1081.

［3］王世和.人工濕地污水處理理論與技術(shù)［M］.第一版.北京：2007.

［4］申歡，胡洪營，潘永寶.潛流式人工濕地冬季運行的強(qiáng)化措施研究［J］.中國給水排水.2007.23（5）：44-46.

［5］王世和，王薇，俞燕.潛流式人工濕地的運行特性研究［M］.中國給水排水.2003.19（4）：9-11.

［6］崔玉波，韓相奎，宋鐵英.潛流人工濕地污水處理技術(shù)的效能與設(shè)計［J］.環(huán)境科學(xué)動態(tài).2003.9（12）：105-106.

［7］陳亮，盧少勇，陳新紅.人工濕地的運行和管理［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2005.28（增刊）：141-146.

［8］U.S.EPA.Manual:Constructed wetlands treatment of municipal wastewaters.Cincinnati，Ohio：EPA，2000.111-119.

［9］張清.人工濕地的構(gòu)建與應(yīng)用［J］.濕地科學(xué)，2011，9（4）：393-379.