人工濕地系統(tǒng)即把已經(jīng)受到污染的水引流到人工打造的濕地上，在上面栽種特殊的植物，構(gòu)建成特殊的非自然生態(tài)系統(tǒng)。它是用植物的根系結(jié)合外圍的土壤中的分解者來處理受到污染的水。

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口的不斷增加，對(duì)水資源的需求越來也大，但隨之而來的水污染現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。針對(duì)各種水污染現(xiàn)象，人工濕地污水處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?；谧匀簧鷳B(tài)的原理，節(jié)約能源，污水處理再利用的理念，提高水資源利用率。下面將對(duì)人工濕地污水處理技術(shù)做下較為詳細(xì)的概述。

人工濕地污水處理技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展及特點(diǎn)

人工濕地系統(tǒng)即把已經(jīng)受到污染的水引流到人工打造的濕地上，在上面栽種特殊的植物，構(gòu)建成特殊的非自然生態(tài)系統(tǒng)。它是用植物的根系結(jié)合外圍的土壤中的分解者來處理受到污染的水。當(dāng)污水到達(dá)濕地的時(shí)候，會(huì)有很多體積較大的污染物質(zhì)被植物的根系攔住，污水中的有機(jī)物質(zhì)氮和磷則被植物當(dāng)做營養(yǎng)物質(zhì)吸收，在體內(nèi)經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)最終去除。我國對(duì)人工濕地的應(yīng)用比較晚，很多的工作集中在小的研究上，在一些研究基地，建立了處理生活污水和化工污水的人工濕地系統(tǒng)。

最初的應(yīng)用是在19世紀(jì)80年代在北京建立的表面人工濕地，不久，又建立11個(gè)實(shí)驗(yàn)基地專項(xiàng)研究蘆葦濕地系統(tǒng)對(duì)廢水的凈化能力，并對(duì)水溫，停留時(shí)間，季節(jié)等因素進(jìn)行觀測(cè)。20末建立的成都活水公園很好地展現(xiàn)了凈水理念，將環(huán)境效益與自然結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)廢水資源再利用，把自然凈水系統(tǒng)做得很好，令很多人驚嘆。1996年膠南市把某處廢棄的荒地進(jìn)行整頓，建立了蘆葦濕地系統(tǒng)，該系統(tǒng)建立以后，不但凈化了生活污水和工業(yè)廢水，綠化也得到充分改善，極大改善了周邊的生態(tài)環(huán)境。對(duì)于較為特殊的廢水，人工濕地系統(tǒng)也有相應(yīng)的解決辦法，使得水質(zhì)合格。

人工濕地污水處理系統(tǒng)采用了物理方法、化學(xué)方法及生物方法。運(yùn)用基質(zhì)的吸附和吸收作用，微生物的降解作用，植物的吸收及光合作用，形成了天然的污水凈化系統(tǒng)，充分利用自然資源，減少化學(xué)試劑的應(yīng)用，成本較低，易于維護(hù)，技術(shù)含量低，設(shè)備簡(jiǎn)單，效果明顯?？梢灾苯踊蜷g接提供經(jīng)濟(jì)效益，比如造紙?jiān)稀蕵?、教育等等。但是它也有不足的地方：占地空間大，易受環(huán)境中的一些因素影響，水生植物的抗寒性差，易受蟲害影響。

人工濕地凈化污水的原理

基質(zhì)的作用

基質(zhì)是人工制造的填料，它是用沙、石、土等以按照不同的排列及不同的厚度鋪成的，植物可以在上面生長(zhǎng)，土壤中的分解者可以依附在上面。它不但是廢水凈化的重要物質(zhì)，還是微生物生長(zhǎng)的重要場(chǎng)所，又為水中生長(zhǎng)的動(dòng)植物提供營養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)廢水中的有機(jī)物質(zhì)到達(dá)人工濕地時(shí)，基質(zhì)會(huì)發(fā)生一系列物理變化和化學(xué)變化，將廢水中的有機(jī)元素氮和磷吸收。基質(zhì)的選材不同，其凈化的結(jié)果也不同。

植物的作用

植物在人工濕地系統(tǒng)中起著很大的作用。有的植物長(zhǎng)在水體表面，有的長(zhǎng)在水下。在對(duì)廢水的處理中，當(dāng)廢水流經(jīng)植物時(shí)，其中的營養(yǎng)物質(zhì)被植物吸收利用，其中有毒害的物質(zhì)被植物直接吸附，達(dá)到有害物質(zhì)的有效去除，當(dāng)人們二次利用時(shí)安全無害。水中生長(zhǎng)著很多微生物，其中有一些是好氧微生物，需要氧氣才能生長(zhǎng)繁殖，這時(shí)，植物的光合作用就為這些微生物輸送了氧氣。在人工濕地中，植物的選擇是有要求的，一般會(huì)選擇易活，葉脈茂盛，根系發(fā)達(dá)，并且具有一定抵御外界惡性環(huán)境的能力。

微生物的作用

微生物在人工濕地中占有極其重要的地位。微生物的數(shù)目可以直接反映出人工濕地的處理廢水的能力。微生物將污水中的有機(jī)元素作為自己的養(yǎng)料，最終將廢水中的有機(jī)物去除。人工濕地中的微生物數(shù)目是一定的，當(dāng)廢水排放量增加時(shí)，會(huì)導(dǎo)致某類別的微生物數(shù)量增多，但會(huì)在一段時(shí)間后恢復(fù)平穩(wěn)。在植物的不同部位，其含有的微生物種類和數(shù)目也不同，在植物的根莖，數(shù)目較多的是好氧型微生物；在植物的根系，除了好氧型微生物還有兼性厭氧型微生物；而在距離根系較遠(yuǎn)的地方，厭氧型微生物最多。微生物不光吸收污水中的有機(jī)物質(zhì)，還對(duì)有毒物質(zhì)降解和對(duì)重金屬進(jìn)行分解，以去除污水中的有機(jī)物質(zhì)和重金屬。

污水中污染物質(zhì)的去除

有機(jī)物的去除

人工濕地對(duì)有機(jī)物質(zhì)的分解能力很強(qiáng)，廢水中的漂浮雜質(zhì)如塑料袋、塑料瓶等有機(jī)物質(zhì)流經(jīng)濕地時(shí)會(huì)沉淀，再經(jīng)過濕地的過濾，就可以被攔截，進(jìn)而被濕地中的微生物分解，達(dá)到消除的目的。溶于廢水中的有機(jī)物則經(jīng)過植物根系膜的吸收或代謝過程除掉。

氮的去除

對(duì)于廢水中的氮元素，可以有多種去除方法，基質(zhì)對(duì)氮有一定的吸附作用，這會(huì)去除一部分氮；植物的生長(zhǎng)離不開氮元素，植物利用氮元素生長(zhǎng)，會(huì)消耗一定量的氮；另外，微生物的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)用掉一部分氮。植物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)將氮元素轉(zhuǎn)化為氮的化合物后，經(jīng)過人工采割，最終將廢水中的氮去除。還有一些氮元素在高溫下以氣體化合物的形式揮發(fā)出去。但是植物對(duì)氮的吸收利用以及氮的化合物氣體揮發(fā)都只是利用了少量的氮元素，更多的氮元素是通過微生物的化學(xué)反應(yīng)被利用去除。

磷的去除

微生物的同化作用以及植物的化學(xué)反應(yīng)會(huì)消耗掉一部分磷；水中的聚磷菌對(duì)磷有一定的攝??；基質(zhì)對(duì)磷的吸收等，會(huì)去除廢水中的部分磷。對(duì)磷的吸收作用最強(qiáng)的是基質(zhì)的吸收作用，吸收效果與基質(zhì)中鐵，鋁和鈣等離子濃度有關(guān)。對(duì)磷吸收最少的是植物的吸收。

重金屬的去除

污水中的重金屬對(duì)人體有極大的危害，所以，對(duì)于重金屬的去除應(yīng)十分重視。去除重金屬主要通過濕地系統(tǒng)中植物的吸收，膠體的吸附及懸浮粒子的沉淀?？傊?，重金屬的去除需要基質(zhì)，植物以及微生物的共同協(xié)作。研究發(fā)現(xiàn)，濕地系統(tǒng)對(duì)于鉻的去除效果最佳。

影響人工濕地污水處理能力的因素

濕地植物的類別

人工濕地廢水處理系統(tǒng)中的植物對(duì)污水的處理能力很強(qiáng)，效果最好的是挺水植物，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，寬香葉蒲對(duì)油脂，Pb及Zn的吸收效果極佳；根系濃密的植物中水麥冬對(duì)N和P的吸收效果最好。香蒲，菱白等植物有很好的凈污效果，使水質(zhì)更清澈。

基質(zhì)的類別

基質(zhì)在處理污水中占有很大的作用，植物的生長(zhǎng)離不開基質(zhì)的營養(yǎng)提供，在廢水凈化中有很多物理沉降作用。當(dāng)然，不同的基質(zhì)對(duì)污水的處理能力不同，如果基質(zhì)的選材和材料的大小選擇不當(dāng)，則對(duì)污水的凈化能力會(huì)很弱。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，選用細(xì)石子做濕地的填料，對(duì)污染物的處理效果最好。

水流的方式

按照水流形式，人工濕地可分成不同的類型。表面流型的濕地對(duì)污水的處理能力比較弱；水平潛流濕地對(duì)一些特定的有機(jī)物和重金屬能很好地去除；垂直流濕地系統(tǒng)的硝化水平比較高。將不一樣類別的濕地系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，會(huì)很好提升對(duì)污水的凈化能力。

環(huán)境因素對(duì)污水處理的影響

（1）溫度會(huì)對(duì)人工濕地處理污水的效果產(chǎn)生影響，當(dāng)水體的溫度在20℃至25℃時(shí)，凈化水效果最佳，低于10℃時(shí)，凈水效果相對(duì)減弱，溫度太高會(huì)對(duì)微生物的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生影響，致使系統(tǒng)對(duì)污水的處理效率降低。不同的季節(jié)，人工濕地系統(tǒng)對(duì)污水的處理效果不同，通常夏季比冬季要好一些。

（2）人工濕地的停留時(shí)間對(duì)凈水效果也存有一定的影響。停留太久，會(huì)造成廢水停留，有氧區(qū)范圍減小，水中需氧微生物減少，降低對(duì)污水的處理效果。停留時(shí)間短暫，會(huì)使一些化學(xué)反應(yīng)不充分，也會(huì)降低凈水效果。

（3）離子作用對(duì)污水處理能力也有一些影響，當(dāng)向水體中放入少許的明礬，會(huì)增強(qiáng)對(duì)磷的去除。分析其緣由，是因?yàn)槊鞯\中的三價(jià)鋁離子和三價(jià)磷酸根離子化學(xué)結(jié)合形成沉淀，從而達(dá)到對(duì)磷的去除。

人工濕地污水處理技術(shù)中存在的問題及解決辦法

存在的問題

人工濕地污水處理技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，對(duì)污水的處理有一定的效果，但是仍存在一些問題。第一點(diǎn)是現(xiàn)在的污水處理技術(shù)偏重于植物對(duì)廢物的吸收，但是大量的植物莖稈沒有很好的處理，造成了一定程度的二次污染。第二點(diǎn)是人工濕地污水處理占地面積較大，對(duì)廢水的處理效率比較低。第三點(diǎn)是對(duì)人工濕地污水處理技術(shù)的原理認(rèn)知不全面，在水中生長(zhǎng)的植物的選取不夠合理，對(duì)于基質(zhì)的設(shè)置也有很多的不足，水溫的控制不夠嚴(yán)格，水體的成分研究不清晰。第四點(diǎn)是人工濕地污水處理效果受氣候的影響較大，有些水生植物在冬季難成活，有些不耐高溫，有些易生病蟲等等，基于這些因素的存在，對(duì)污水凈化技術(shù)有了太多限制。

解決辦法

針對(duì)以上的問題，現(xiàn)有以下解決對(duì)策。第一點(diǎn)是根據(jù)調(diào)查結(jié)果，整理出人工濕地?cái)?shù)據(jù)庫?；诓煌胤降臏囟?，濕度，地理位置，植物類別和污水的種類不同，要想建立通用的數(shù)據(jù)庫是很難的，所以要因地制宜，針對(duì)不同的地域情況，設(shè)置符合自己地域情況的數(shù)據(jù)庫，不斷試驗(yàn)，不斷改進(jìn)，不斷完善。這樣，有了屬于自己的數(shù)據(jù)庫，可減少勞動(dòng)量，減少潛在風(fēng)險(xiǎn)。第二點(diǎn)是增強(qiáng)對(duì)濕地凈化原理的分析，人工濕地污水處理系統(tǒng)是很復(fù)雜的一項(xiàng)工程，它涉及的范圍很大，對(duì)于它的研究，以前的研究者已經(jīng)有了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，但是，隨著時(shí)代的進(jìn)步，環(huán)境發(fā)生了很大的變化，以前的數(shù)據(jù)現(xiàn)在可能不再適用，所以，研究者要不斷對(duì)其數(shù)據(jù)分析，不斷更新數(shù)據(jù)庫。比如在提高水生植物的光合作用及微生物的降解作用上，做最詳細(xì)的分析和研究，使其發(fā)揮的凈水效果最好。第三點(diǎn)是增大人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)在人工濕地技術(shù)的應(yīng)用還僅限在一些城市，其規(guī)模也不是很大，而一些發(fā)達(dá)國家的該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在各個(gè)城市，小到一所事業(yè)單位的廢水處理。因此，我們也要加快步伐，將濕地污水處理技術(shù)應(yīng)用在每個(gè)需要的地方，讓每個(gè)角落都是純凈無污染的水。第四點(diǎn)是篩選出最適合的水生植物，最合理的基質(zhì)層，做到人工濕地污水處理系統(tǒng)最優(yōu)。

人工濕地污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

第一，因?yàn)槲覈慕?jīng)濟(jì)水平不是很高，能源上存在不足，一些地方還缺少專業(yè)的研究人員和技術(shù)人員，又由于的一些企業(yè)的發(fā)展，對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成污染，所以我國正在努力研發(fā)簡(jiǎn)單，高效，高性能的污水處理技術(shù)。

第二，構(gòu)建各種污染物質(zhì)消除的反應(yīng)模型，有針對(duì)性地去研究環(huán)境因素中溫度，酸堿度，水體動(dòng)力等對(duì)污染物消除結(jié)果的影響。提高人工濕地光合作用能力及硝化反應(yīng)能力，找到去除污染物的最有效辦法。

第三，構(gòu)建人工濕地系統(tǒng)地方數(shù)據(jù)庫，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，建立專屬于該地區(qū)的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)具體情況具體分析，采用最適合的植物，基質(zhì)，提高凈水能力。

第四，堵塞問題的解決辦法，在處理污水過程中，由于污染物質(zhì)體積較大，數(shù)量較多，易形成人工濕地的堵塞，現(xiàn)在對(duì)于堵塞問題還未找到太好的解決辦法，因此需要研究人員做更多嘗試，找到最有效的解決辦法。