淺述濕地系統(tǒng)進行污水處理的機理

摘 要：本文對人工濕地系統(tǒng)的構(gòu)造以及類型進行了分析，對人工濕地內(nèi)的填料、植物以及微生物在污水凈化當中的作用進行了討論。闡述了濕地系統(tǒng)脫氮除磷和去除有機物的機理。最后舉例說明了鄭東新區(qū)濕地公園對如意湖水系進行處理的案例，總結(jié)了人工濕地在生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟當中發(fā)揮的重要作用。

關(guān)鍵詞：人工濕地 污水處理 脫氮除磷 濕地公園

1.人工濕地系統(tǒng)的概念及其分類

人工濕地系統(tǒng)是由人為建造而成的濕地系統(tǒng)。人工濕地系統(tǒng)人為地將土壤基質(zhì)以及各種植物和各種微生物按照既定的方式所配置成一種復合的生態(tài)系統(tǒng)。需要處理的污水經(jīng)過人工濕地系統(tǒng)的處理之后，其中的污染物以及營養(yǎng)物質(zhì)能夠被植物吸收、轉(zhuǎn)化并分解，使水質(zhì)得到凈化。人工濕地系統(tǒng)利用生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學以及生物的三重作用凈化水質(zhì)，利用了過濾、吸附、沉淀以及植物吸收和微生物降解等方法，實現(xiàn)了對污染物的分解和凈化。

污水在床體表面或填料當中流動。在填料的表層土壤中種植著很多污水處理性能好并且成活率高、生長周期較長、抗水性能強、美觀以及有著較大經(jīng)濟價值的水生植物。目前世界上的人工濕地系統(tǒng)已經(jīng)能夠同時擁很多有性能和功能，已然成為了污水生態(tài)處理的新型方式。一般將人工濕地系統(tǒng)按照水流方式的差異分為以下三重：一是潛流濕地（SSFW）：污水在填料表面下滲流，利用填料表面以及植物根系上的生物膜處理廢水。二是地表流濕地（SFW）：污水在填料表面漫流，接近自然的濕地系統(tǒng)。不能夠充分利用填料層豐富的植物根系，目前應(yīng)用較少。三是垂直流濕地（VFW）：建造成本高，易滋長蚊蠅等生物，所以未被廣泛采用。按照濕地的功能和性質(zhì)的不同，可將人工濕地分為以下幾種類型：維系水平衡型（防洪調(diào)蓄，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，屬水庫類濕地）、改善水質(zhì)型（凈化城市雨水、污水，屬工業(yè)濕地）、生態(tài)型、生態(tài)保育型、綜合型（綜合生態(tài)、環(huán)境和經(jīng)濟等多種功能，屬于城市濕地公園）、景觀型和生態(tài)補償型。

2.人工濕地進行污水處理的機制

人工濕地系統(tǒng)由植物以及填料，和微生物等重要部分組成，本文將依次對這些組分進行討論分析。首先是植物：我們知道，植物本身就有凈化作用。其中直接凈化作用是指通過吸收、富集等作用，直接去除污水中的污染物，如污水中的氮磷和重金屬等。間接凈化作用是指植物能夠提供去除污染物的過程的適當?shù)臈l件或者環(huán)境，例如：為植物根區(qū)提供氧，為土壤通氣并進行水力傳導等等。為了能夠體現(xiàn)人工濕地的景觀效果，有景觀美化功能的水生草本植物被大量種植在濕地公園當中，這些景觀植物不僅對污水中污染物的處理效果好，而且還有著耐污性能好，對污染物的吸收能力強，植物本身的生長周期也比較長等特點。在我國的人工濕地植當中，就蘆葦而言，這種植物不僅對環(huán)境的適應(yīng)性好，還有著較好的抗逆性，因此同時具備了觀賞價值和凈化作用。其余較為常見的植物還有：水竹、美人蕉、香蒲、浮萍、馬蹄蓮、水蔥、傘草、蒼蒲和睡蓮等。然后是微生物：在不同環(huán)境中，微生物對有機物有著不同的降解方式，例如異化和同化，氨化以及硝化和反硝化等在一定程度上相互聯(lián)系并且相互影響的作用。微生物能夠降解污染物，并利用污染物中的某些成分與植物達到共生的生存機理。最后是填料：在濕地系統(tǒng)中主要的填料就是土壤。人工濕地采用的填料一般為：砂，石和土壤，這些填料最終構(gòu)成了濕地的濾床，能夠承載各種植物。填料在為植物的生長提供基質(zhì)的同時，又能對部分污染物進行去除，同時土壤還能夠通過影響植物或者微生物的代謝和生長的工程從而間接地影響濕地的污水處理效果。

人工濕地系統(tǒng)脫氮除磷的作用以及對有機物去除的原理如下：氮的去除一般是通過植物的吸收作用和微生物的硝化和反硝化作用實現(xiàn)去除。微生物的生物降解作用對氮含量的去除有著十分顯著的效果。磷的去除一般是通過基質(zhì)即土壤等的吸附作用，同時利用植物的吸收以及同化作用，以及微生物的固定和同化吸收作用實現(xiàn)磷的去除。磷含量的去除和氮的去除方式有很大的不同，磷含量的去除主要通過土壤的吸附作用來實現(xiàn)的，其去除率高于百分之九十左右。有機物的去除一般是通過填料以及植物的根系來進行第一步的去除，這樣的物理截留作用能夠初步截留下不溶性的有機物，進而才能被被微生物所降解去除；植物的根系及填料的表層生物膜都能夠吸附污水中的溶解型有機物，從而進一步被生物降解去除。

3.濕地公園案例分析

本文以鄭州市的鄭東新區(qū)人工濕地為案例進行分析，該濕地公園占地四萬平方米，包括一個控制室，一個溫室和十六個生物塘以及十六個碎石床。該人工濕地系統(tǒng)用于處理鄭州市內(nèi)如意湖水體，其日設(shè)計處理量約為一萬立方米，最大日處理量可達兩萬立方米。如意湖可收納鄭東新區(qū)CBD內(nèi)的雨水，再經(jīng)人工濕地的生態(tài)處理后重新流入如意湖水系。該生態(tài)處理系統(tǒng)的處理效果非常理想，經(jīng)其處理過的如意湖水可達到Ⅱ類水質(zhì)。該人工濕地已經(jīng)成功完成了生態(tài)用水的循環(huán)利用，使如意湖內(nèi)水體常年能夠保持為三類水質(zhì)，保障了如意湖水體的質(zhì)量程度，并且具有顯著的水資源節(jié)約的效果，其節(jié)約用水量相當于該區(qū)域三分之一的自來水總量（年），約為三百萬立方米。利用人工濕地來完成水質(zhì)的凈化工作具有很多的優(yōu)點，這種生態(tài)凈水的方式優(yōu)于傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)，例如過濾撒藥，與其不同的是，濕地系統(tǒng)利用植物的生物化學作用和物理作用以及多種微生物的降解，吸收或分解作用來去除污水中的污染物等雜質(zhì)，從而實現(xiàn)凈化水質(zhì)的設(shè)計目標并同時兼?zhèn)渚坝^效果。與此同時，人工濕地系統(tǒng)還擁有這建造成本比較低，運行管理工作比較方便等多種傳統(tǒng)污水處理難以比擬的優(yōu)點。目前世界上很多的人工濕地公園都已經(jīng)成為了當?shù)氐奶厣坝^之一，并發(fā)揮著很大的社會經(jīng)濟效益。在實現(xiàn)節(jié)約水資源的同時，也能夠減輕城市的排水系統(tǒng)的處理壓力，同時也能改善生態(tài)環(huán)境。

4.結(jié)論

人工濕地系統(tǒng)持續(xù)的研究進展當中，已經(jīng)受到了各界學者的人民的重視以及青睞。由于人工濕地系統(tǒng)能夠在很大程度上節(jié)約有限的水資源，并且能夠減少能源的消耗，同時具有較好的景觀功能價值，因此濕地系統(tǒng)能夠與城市共同發(fā)展，為所在的城市帶來很大的生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟價值，故人工濕地系統(tǒng)的未來發(fā)展十分美好。

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作者簡介：

解子藤（1999.07.16-）男，漢族，山西省臨汾市，142630199907161035，本科生，研究方向：給排水科學與工程。