人工濕地的污水處理技術(shù)研究

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【摘要】人工濕地的廢水處理技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。本文敘述了人工濕地污水處理技術(shù)的分類及原理，對(duì)人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】人工濕地；污水處理技術(shù)；探究

引言

隨著近年來(lái)環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，以及因環(huán)境污染問(wèn)題而造成的全球性事故，使得人們進(jìn)一步了解到環(huán)境破壞的危害性。人工濕地作為一項(xiàng)高效的污水處理手段，不僅具有環(huán)保性的特點(diǎn)，而且投入較低，簡(jiǎn)單易行，相對(duì)于傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更值得我們進(jìn)行深入的研究。

1、人工濕地的分類

根據(jù)濕地水文地理的不同，處理污水的人工濕地可分為兩類：自由水面的人工濕地（FWS）和地下流的人工濕地（SSF）。其中FWS系統(tǒng)類似于天然濕地，污水流在飽和的基質(zhì)之上；在SSF系統(tǒng)中，污水水平或垂直穿過(guò)支持它生長(zhǎng)著的植物，并根據(jù)流動(dòng)方向的不同，SSF型人工濕地又可分為垂直流（VF）的人工濕地和水平流（HF）的人工濕地。各種類型濕地系統(tǒng)的組合，稱為混合型人工濕地，同樣也用于污水處理。這種混合型人工濕地通常由幾種平行人工濕地類型中的兩種組成，如VF-HF型人工濕地、HF-VF型人工濕地、HF-FW型人工濕地和FWS-HF型人工濕地。另外，由3種以上類型的人工濕地組成的混合型人工濕地已經(jīng)開始使用了。近幾年來(lái)，為了提高人工濕地的凈化能力，人們改進(jìn)了許多人工濕地，例如，充入二氧化碳的人工濕地、阻礙流動(dòng)的人工濕地、分級(jí)進(jìn)給的人工濕地等。

2、人工濕地污水凈化機(jī)理

2.1人工濕地對(duì)有機(jī)物的去除機(jī)理，

污水中的有機(jī)物可分為不溶性有機(jī)物與可溶性有機(jī)物，微生物對(duì)濕地中有機(jī)物的去除起到重要作用。在濕地生態(tài)系統(tǒng)中土壤具有巨大比表面積，污水流經(jīng)顆粒表面時(shí)，不溶性的有機(jī)物經(jīng)沉淀、過(guò)濾、吸附作用快速地被截留，隨之為微小生物利用；可溶性有機(jī)物通過(guò)微生物的代謝被去除。植物可向土壤中傳輸氧氣，因而土壤中好氧菌、厭氧菌和兼性菌共同存在。好氧菌將有機(jī)物分解為二氧化碳和水；厭氧菌發(fā)酵將有機(jī)物分解為二氧化碳和甲烷。謝龍等（2009）研究以總有機(jī)碳（TOC）作為模型參數(shù)，建立了1個(gè)水平潛流人工濕地有機(jī)物去除機(jī)理模型，種植花葉蘆竹的水平潛流人工濕地和空白濕地對(duì)生活污水中總有機(jī)碳的去除率分別為92%和91%，去除的主要途徑為生物降解作用，生物降解量占進(jìn)水總有機(jī)碳的84%；植物對(duì)總有機(jī)碳去除有促進(jìn)作用，但影響不大。

2.2氮、磷的去除機(jī)理

人工濕地除氮、磷主要是通過(guò)濕地植物的吸收利用、微生物的固定、代謝作用以及基質(zhì)的吸附作用。植物吸收氨氮合成蛋白質(zhì)，吸收和同化無(wú)機(jī)磷合成有機(jī)成分，成為植物組織的一部分?；|(zhì)通過(guò)一些物理和化學(xué)的途徑，如采用多空結(jié)構(gòu)材質(zhì)對(duì)氮磷進(jìn)行吸附、離子交換等形式去除污水中的一部分氮和磷。微生物降解對(duì)氮、磷的去除也起到主要作用。自養(yǎng)微生物利用植物根區(qū)的好氧和厭氧環(huán)境同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化脫氮過(guò)程，最終達(dá)到除氮目的。異養(yǎng)微生物作用有機(jī)氮最終將其轉(zhuǎn)化為氨氮，兩者起到協(xié)同作用。有機(jī)磷通過(guò)微生物分泌的胞外酶降解為可溶性磷而被攝取吸收。磷的去除還包括微生物代謝對(duì)磷的正常攝取吸收和聚磷菌好氧條件下對(duì)磷的大量吸收。研究發(fā)現(xiàn)除了聚磷菌外，還有磷酸鹽還原菌，利用磷酸鹽還原，產(chǎn)生磷化氫使部分磷得以去除。

2.3人工濕地對(duì)重金屬的去除機(jī)理

通過(guò)土壤或填料對(duì)重金屬的吸附和反應(yīng)達(dá)到濕地對(duì)重金屬的去除目的，吸附分為離子交換吸附同專性吸附。因?yàn)槲鬯兄亟饘匐x子濃度一般不高，重金屬離子便不能與土壤中無(wú)機(jī)陰離子形成沉淀，可與土壤中的有機(jī)質(zhì)絡(luò)合。微生物也可去除重金屬，微生物為固定重金屬可發(fā)生胞外絡(luò)合作用、胞外沉淀作用，或者把重金屬轉(zhuǎn)化為低毒狀態(tài)，但也有可能轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的物質(zhì)。植物也可對(duì)重金屬進(jìn)行積累，溶解性的重金屬可被植物吸收，莖以上部分可通過(guò)收割最終從濕地中去除，不溶性重金屬被介質(zhì)過(guò)濾截留。密集的植株形成活性高的根區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，減慢了濕地污水流速，使污水中懸浮顆粒沉降。

3、人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和優(yōu)勢(shì)

3.1人工濕地對(duì)污水的處理

當(dāng)前人工濕地處理的污水主要包括工業(yè)廢水、生活污水、富營(yíng)養(yǎng)化水體、家畜與家禽的糞水等。在普通的平原地區(qū)進(jìn)行人工濕地構(gòu)建中，可以以空心磚、煤渣以及粉煤灰等作為基質(zhì)，并按照相關(guān)的比例進(jìn)行混合，人工濕地床的填充材料選用陶粒，使得各種水生生物能夠快速的生長(zhǎng)，比如蘆葦、美人蕉以及水百草等。高濃度的污水不能夠傾倒在含有水葫蘆的人工濕地中，但是低濃度的污水很適合水葫蘆的生長(zhǎng)，因此可以將水葫蘆安置在人工濕地的尾端位置。在氣候條件比較惡劣的區(qū)域，普通的人工濕地系統(tǒng)難以充分發(fā)揮處理功能，一般選擇稻田人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行生活污水的處理工作，該系統(tǒng)處理效果良好，而且稻田系統(tǒng)本身還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，有利于可持續(xù)發(fā)展。

3.2人工濕地處理廢水的成本效益分析

對(duì)于傳統(tǒng)人工濕地的可持續(xù)性來(lái)說(shuō)，成本效益分析主要包括土地的征用、投資和經(jīng)營(yíng)的成本、能源的消耗、生態(tài)效益等。以往的一系列研究表明，與傳統(tǒng)的污水處理廠（WWTP）相比，人工濕地在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)上有明顯的優(yōu)勢(shì)。同樣，人工濕地在能源消耗方面，也比傳統(tǒng)的污水處理廠小很多。然而，人工濕地對(duì)土地的需求可能成為限制它廣泛應(yīng)用的主要因素，尤其是在一些土地資源稀缺、人口密度高的地區(qū)。另外，為了達(dá)到高效的凈化能力，像人工加入二氧化碳的這種創(chuàng)新方式，也會(huì)增加人工濕地的建設(shè)成本。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，人工濕地與傳統(tǒng)的污水處理方法相比具有諸多明顯的優(yōu)勢(shì)，其資金和人員投入少，成本低廉，且處理結(jié)果優(yōu)良。在維持全球環(huán)境系統(tǒng)中也起著至關(guān)重要的作用。因此，將人工濕地作為污水處理系統(tǒng)應(yīng)用起來(lái)，不僅能夠緩解當(dāng)前水資源短缺的問(wèn)題，而且還具有可持續(xù)發(fā)展的作用，能夠?yàn)楸３殖鞘械纳鷳B(tài)平衡提供一定的幫助。

參考文獻(xiàn)：

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