人工濕地發(fā)展概況及應(yīng)用前景

趙虎生

摘要小城市及廣大農(nóng)村地區(qū)污水的直接排放導(dǎo)致水體污染、水質(zhì)下降，污水處理勢(shì)在必行。運(yùn)用人工濕地處理技術(shù)，可在少投資、低維護(hù)成本的情況下解決此問(wèn)題。本文介紹了人工濕地的分類、應(yīng)用及其水質(zhì)凈化機(jī)制，并分析了人工濕地存在的不足，以期為人工濕地研究提供參考。

關(guān)鍵詞 人工濕地;污水凈化;分類;應(yīng)用

中圖分類號(hào) X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-5739（2019）07-0167-01

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，人口數(shù)量增多，水資源的需求量也急劇增加，污水的處理和排放問(wèn)題已日趨尖銳，加之大量污廢水未經(jīng)處理就直接排放，導(dǎo)致我國(guó)水污染日趨嚴(yán)重，水質(zhì)嚴(yán)重惡化?！八Y源短缺、水質(zhì)惡化”已成為亟需改善的社會(huì)問(wèn)題"。

濕地被稱為“地球之腎”，具有凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)氣候、蓄洪防早、涵養(yǎng)水源、保護(hù)生物多樣性等功能。在1982年3月12日修正的國(guó)際濕地公約中，將濕地定義為天然或人工、長(zhǎng)久或暫時(shí)性的沼澤地、泥炭地或水域地帶，帶有靜止或流動(dòng)淡水半咸水或咸水的水體，包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6m的水域;同時(shí)還包括鄰接濕地的河湖沿岸、沿海區(qū)域以及濕地范圍內(nèi)的島嶼或者低潮時(shí)不超過(guò)6m的海水水體四。人工濕地是濕地系統(tǒng)的主要類型之一，是仿照天然濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能建造、可控制其運(yùn)行的工程化濕地系統(tǒng)，是利用土壤、基質(zhì)、植物以及微生物的協(xié)同作用，對(duì)水體污染物進(jìn)行凈化處理的一種技術(shù)。其作用機(jī)理包括沉降、過(guò)濾、吸附滯留離子交換、微生物分解、轉(zhuǎn)化植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收的作用。

1人工濕地分類

人工濕地按照水流方式的不同可分為3種，即表流濕地（SFW）、水平潛流濕地（SSFW）和垂直流濕地（VFW）。表流濕地是指污水在人工濕地的基質(zhì)表層流動(dòng)，依靠植物根系與表層土壤的攔截作用以及附著生物膜的降解作用來(lái)凈化污水。一般水位較淺，多在0.1～0.9m之間，以種植挺水植物為主，通常是由天然沼澤、廢棄洼地等改造而成。水平潛流濕地系統(tǒng)是指污水在濕地床的內(nèi)部流動(dòng)，從濕地的一端進(jìn)人，在濕地表面以下以水平推流方式流向出口以達(dá)到凈化污水的方式。垂直流濕地系統(tǒng)兼具地表流濕地系統(tǒng)和潛流濕地系統(tǒng)的特性，污水從濕地表面垂直流向濕地底部或從底部垂直流向表面以達(dá)到凈化污水的方式，水流基本呈垂直流，流經(jīng)床體后從出水端底部的集水管收集并排出。3種類型濕地的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

2人工濕地的應(yīng)用

濕地被應(yīng)用于污水凈化始于20世紀(jì)50年代用，人工濕.地的研究最早可追溯到20世紀(jì)70年代，是在研究濕地的基礎(chǔ)上衍生出來(lái)的此后，人工濕地處理污水技術(shù)不斷完善，并于20世紀(jì)80-90年代在歐洲、美國(guó)加拿大、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用，被用于各種廢水（6-7]、農(nóng)業(yè)點(diǎn)源污染和面源污染以及水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的治理。

國(guó)外人工濕地發(fā)展迅速，已經(jīng)成為中小城市污水的主要處理手段，該技術(shù)尤其適合用于我國(guó)小城市和廣大農(nóng)村地區(qū)的污水處理"。利用人工濕地進(jìn)行污水處理，雖是近幾十年才新興發(fā)展起來(lái)的，但其具有投資少、運(yùn)維便易、效益可觀等特點(diǎn)，是一種生態(tài)污水治理的好方法，是可在小城市及廣大農(nóng)村地區(qū)推廣的污水處理技術(shù)，對(duì)水環(huán)境保護(hù)水生態(tài)恢復(fù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，受到人們?cè)絹?lái)越多的重視和關(guān)注12。

從污水中污染物的去除率來(lái)看，人工濕地的處理效益相當(dāng)可觀。1993年Bastian等對(duì)北美地區(qū)人工濕地處理系統(tǒng)中各種典型污染物的去除效率進(jìn)行了整理，結(jié)果顯示，人工濕地對(duì)有機(jī)物的去除率范圍為50%～90%，ss的去除率范圍為40%～94%，TN的去除率范圍為30%～98%，TP的去除效率范圍為20%～90%，其處理效果顯而易見(jiàn)。

3人工濕地水質(zhì)凈化機(jī)制

人為的構(gòu)造和控制是人工濕地與天然濕地的主要區(qū)別，主要利用基質(zhì)、水生植物和微生物的協(xié)同作用完成水質(zhì)凈化。一般認(rèn)為，人工濕地對(duì)污水的處理是物理、化學(xué)和生物3種共同作用的結(jié)果，通過(guò)過(guò)濾、沉淀、吸附、吸收降解等完成主要凈化過(guò)程！3。

在人工濕地中，基質(zhì)是植物和微生物生存的載體，為系統(tǒng)中的物理、化學(xué)及生物反應(yīng)提供反應(yīng)界面。人工濕地系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，微生物在基質(zhì)表面和植物根系上形成大量生物膜，污水流經(jīng)生物膜時(shí)，大量的有機(jī)污染物被微生物利用并分解為CO2和H20，有機(jī)氮化合物則被硝化細(xì)菌硝化分解。濕地床系統(tǒng)中的植物利用光合作用通過(guò)根系向周圍環(huán)境釋放氧氣，保證了微生物的氧源。污水中的氮、磷能被植物和微生物吸收從而轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)成分，污水中的磷通過(guò)基質(zhì)的離子交換作用直接被吸收，同時(shí)微生物也可將磷轉(zhuǎn)化為養(yǎng)分從污水中去除。最后，通過(guò)更換濕地中基質(zhì)和刈割水生植物的方式使大量的污染物從系統(tǒng)中去除，完成水質(zhì)凈化過(guò)程。

4人工濕地的不足

目前，人工濕地處理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中也存在著諸多不足之處，例如管理粗放、清淤不及時(shí)，一旦維護(hù)不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生淤積現(xiàn)象，降低水體的傳導(dǎo)性和處理效果，植物不能定期收割和更新，衛(wèi)生條件相對(duì)較差，易滋生蚊蠅4;占地面積過(guò)大，較一般的污水處理廠占地面積大2～3倍;污水處理負(fù)荷低，容易受到氣候條件的影響，冬季寒冷天氣水生植物不能正常生長(zhǎng)，其污水處理能力受到限制等。

5結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)城市污水處理系統(tǒng)主要采用活性污泥法Is，然而此工藝不僅投資高、耗能大，且運(yùn)行成本高、管理要求高，礙于資金限制、技術(shù)力量薄弱等原因，使小城市及廣：大農(nóng)村地區(qū)無(wú)法大量推廣運(yùn)用。人工濕地處理工藝有著成本低操作容易、節(jié)能和有效等優(yōu)點(diǎn)，恰恰適合于處理水量不大、水質(zhì)變化較小、管理水平不高的城鎮(zhèn)和廣大農(nóng)村地區(qū)的污水和較分散的污水，可有效彌補(bǔ)這些地區(qū)的污水處理短板，十分值得推廣。

近年來(lái)，我國(guó)一些地區(qū)已經(jīng)積極開(kāi)始嘗試，同時(shí)也取得了很好的效果。因此，開(kāi)展人工濕地研究，結(jié)合區(qū)域排水特點(diǎn)，因地制宜地開(kāi)發(fā)出具有當(dāng)?shù)靥厣娜斯竦匚鬯幚硐到y(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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