從水利系統(tǒng)工程對(duì)人工濕地系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行探討分析

【摘要】本文針對(duì)城市水域污染問(wèn)題，結(jié)合深圳洪湖被污染水域的治理效果，探討分析了人工濕地處理系統(tǒng)應(yīng)用在水域治理中的可行性。

【關(guān)鍵詞】人工濕地系統(tǒng)；應(yīng)用；分析

隨著中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展迅速，越來(lái)越多的城市以及城市周邊水域被超標(biāo)排放的工業(yè)污染廢水以及生活廢水所污染，很多景觀河流河涌河流已經(jīng)出現(xiàn)了水黑水臭等現(xiàn)象，這不僅嚴(yán)重影響了市容市貌、環(huán)境衛(wèi)生，對(duì)人類(lèi)生活活動(dòng)也已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。隨著各地區(qū)政府的干預(yù)和相關(guān)部門(mén)的不斷治理，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并實(shí)驗(yàn)出一套比較有效的系統(tǒng)——人工濕地處理系統(tǒng)。尤其是我國(guó)南方地區(qū)已經(jīng)建成并成功運(yùn)行的多套濕地系統(tǒng)已經(jīng)證實(shí)了此種系統(tǒng)的有效性。如位于深圳的洪湖公園、成都的活水公園、上海的高新農(nóng)業(yè)區(qū)和武漢二龍廟污水處等。

1、人工濕地的含義

人工濕地是在人工填料上種植特定濕地植物，從而建立起一個(gè)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，來(lái)達(dá)到水分涵養(yǎng)、水質(zhì)凈化、氣候調(diào)節(jié)的目的的一種生態(tài)工程方法。20世紀(jì)70年代末，它就已經(jīng)被運(yùn)用于水質(zhì)治理方面，通過(guò)選擇特定的地形和位置，人造濕地也可以模擬出自然濕地的結(jié)構(gòu)和功能。

2、人工濕地的機(jī)理和流程

人工濕地對(duì)污水的凈化流程相當(dāng)復(fù)雜，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，人工濕地系統(tǒng)是通過(guò)物理、化學(xué)和生化反應(yīng)的協(xié)同作用來(lái)凈化污水的。構(gòu)成濕地系統(tǒng)的4個(gè)基本要素是：水體、基質(zhì)、水生植物濕生植物還有微生物。根據(jù)被處理物的不同，濕地系統(tǒng)去除污染物質(zhì)的機(jī)理又可大致分為以下幾種：利用好氧呼吸和缺氧、厭氧作用除掉有機(jī)物；通過(guò)植物的吸收以及生物轉(zhuǎn)化作用來(lái)脫氮；基質(zhì)沉淀作用、微生物固化作用來(lái)除去磷元素；利用基質(zhì)沉淀吸附作用來(lái)除掉重金屬。

3、人工濕地的優(yōu)點(diǎn)

人工濕地屬于一種生態(tài)治理污水的方法，因消耗的能源較低，所以作為一種人工構(gòu)建物而被廣泛用于生態(tài)環(huán)境的人工治理中。通過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)效果的分析和長(zhǎng)期研究結(jié)果顯示其優(yōu)點(diǎn)為：耗能低、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低、施工操作簡(jiǎn)單、環(huán)保無(wú)二次污染、對(duì)周遭環(huán)境友善等。

經(jīng)研究人員對(duì)深圳洪湖公園污水處理濕地的對(duì)比分析和調(diào)查研究，洪湖公園水質(zhì)為周邊居民生活污水污染，大量的污水排入河道使水質(zhì)污染嚴(yán)重，其中BOD，TN、TP等較高，為了治理污水和美化周邊環(huán)境，人工濕地系統(tǒng)被投入使用，監(jiān)測(cè)顯示濕地系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)污染的改善有著顯著的效果，所以說(shuō)人工濕地是一種成本低，回報(bào)高，經(jīng)濟(jì)環(huán)保的水質(zhì)處理工藝。

4、人工濕地的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

人工濕地處理系統(tǒng)可分為：自由水面人工處理系統(tǒng)、水平替流濕地處理系統(tǒng)和垂直水流型人工濕地處理系統(tǒng)。有研究表明垂直水流型人工濕地和水平替流型人工濕地都在污水處理中表現(xiàn)出了較高的脫氮能力，其中深圳洪湖公園人工濕地采用了垂直水流型人工濕地處理系統(tǒng)，其植物池采用上沙下碎石結(jié)構(gòu)，池中水流方向?yàn)樯?下流，由兩室將其串聯(lián)起來(lái)，進(jìn)水在第一室的表面布水后垂直向下，水流至池底的碎石層后由第一室流進(jìn)第二室，進(jìn)入第二室后垂直向上由表面出水。結(jié)構(gòu)圖如圖2

5、人工濕地的治理效果

人工濕地對(duì)于污水凈化效果顯著，尤其是針對(duì)氨氮磷的去除率很高。而污水中的氨氮又可直接被植物吸取，轉(zhuǎn)化為其需要的有機(jī)氮；同樣污水中的無(wú)機(jī)磷則又經(jīng)過(guò)植物的吸收和同化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镒陨淼腁TP、DNA、PNA等有機(jī)成分，最后通過(guò)將植物收割達(dá)到除去的目的；最后污水中的有機(jī)氮?jiǎng)t由系統(tǒng)中的微生物降解達(dá)到去除的目的。大多數(shù)用于人工濕地的植物都具備生長(zhǎng)快、吸收能力強(qiáng)，數(shù)量龐大等特點(diǎn)，從而成為了去除污水中氮磷等物質(zhì)的有效，快速，廉價(jià)，便捷的有力工具。

例如，巴西皮拉西卡巴的Engenho濕地，其植物去除硝酸鹽、磷、銨的去除率可分別達(dá)到78%、93%和50%。Chesecheir等通過(guò)研究證實(shí)人工濕地可以去除總氮79%、總磷81%、硝酸鹽氮82%。濕地中的香蒲每公頃每年可吸收鉀4570kg、氮2630kg、磷403kg。Rosenberg等估算如果如果進(jìn)入波羅的海的氮每減少1kg，通過(guò)城市中污水處理設(shè)施處理掉廢水中75%的氮需要15.6-31.2美元；用農(nóng)業(yè)補(bǔ)救措施需1.9-53.4美元；而利用沿海濕地卻只需0.6美元。其中的數(shù)值差異已經(jīng)能明確證實(shí)濕地花費(fèi)非常少且簡(jiǎn)單有效。

結(jié)語(yǔ)：

人工濕地處理系統(tǒng)是一種新型的生態(tài)污水處理系統(tǒng)，它不再局限于以往的污水處理廠只能建設(shè)于城郊等人口不密集地區(qū)，同時(shí)兼美觀和提高空間利用率于一身，大大減少了地理空間的浪費(fèi)并且美化了城鎮(zhèn)居民的周邊環(huán)境。尤其是針對(duì)于城市周邊及農(nóng)村等市政設(shè)施落后、污水管網(wǎng)還不完善、污水得不到及時(shí)處理的地域，采用人工濕地污水處理系統(tǒng)將顯示出其極大的優(yōu)越性。雖然人工濕地系統(tǒng)現(xiàn)在還其存在一些問(wèn)題如系統(tǒng)維護(hù)和增加單位面積污染物負(fù)荷能力等不足還需要進(jìn)一步的研究，但隨著人工濕地技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，必將被更廣泛的運(yùn)用于更多水域的美化與治理之中.

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