人工湿地污水处理技术的应用现状及发展前景

王红光

摘要：在我国，人工湿地在污水处理中的应用研究尚处于初级阶段，国家有关部门应该在思想上进一步提高对人工湿地处理污水重要性的认知程度。本文笔者对人工湿地污水处理技术的应用现状及发展前景进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：人工湿地，污水处理技术，应用现状，发展前景

中图分类号： R123 文献标识码： A

前言：人工湿地的污水处理技术并不是最近才开始盛行的，而是起源于20世纪70年代的一种污水处理的生态工程模式。人工湿地顾名思义就是完全由人工进行建造的，并且由人工进行监督和控制的湿地。主要是利用生态系统中的化学，物理以及生态的三位一体的协同生态模式实现对于污水的高度净化。相比较传统的污水处理模式，这样的人工湿地具有经济实惠，造价低同时又兼具处理废水高效稳定，保护环境等优点，它已经在欧美国家盛行开来。

1 人工湿地的类别

人工湿地的常用分类方法是按照湿地的水流特征进行分类的，一般可分为表面流的湿地和潜流的湿地两大类。

1.1 表面流湿地基本特征为湿地中的污水在湿地的表面进行漫流，通常水面是暴露在空气当中，这种湿地类型在美国比较常见。表面流湿地一般分为多个不同的池道和水道，在不同的池道和水道之间常使用隔墙进行分隔，同时在池道的底部常常会设置防水材料，以免湿地中的污水对地下水造成污染。在池道当中还会安置一些土壤，泥沙等有利于水生植物生长的材料，便于水生植物在水中的生长。在水流的特征方面，表面流的水位一般不高，不超过1m，水流速度也比较缓慢。表面流湿地有很多天然的优势，比如说设计简单易于施工，同时由于简便的设计方式，它的造价也相对低廉，比较适合在农村使用。但是由于湿地的表面流特性，它对于污水的负荷能力偏小，而且占地面积过大，同时由于是露天使用，受到自然因素的制约较大，冬天会因为水面的结冰而无法使用，夏天也由于水质的恶劣滋生蚊虫，所以这种设计使用的并不广泛。

1.2 潜流湿地

潜流湿地和表面流湿地不同，它不存在暴露在自然环境之下的水面，所有的污水均是在所修筑材料的表面之下进行渗流的，这种湿地的修筑方式在欧洲比较普遍。潜流湿地的池道和水道同样不是单个的，而是由多个的池道和水道组成，池体或者水道之间由隔墙相阻隔。池道或者水道的底部同样铺设了一些防水的材料以防止污水的渗透。池中所填的材料和表面流湿地不同，一般为大量的碎石，鹅卵石，砂石等多孔的介质材料。在水道的基质表面一般会栽种植物，污水会在介质当中进行渗流，而水面的高度一般低于介质的表面，所以整体的水流状态是潜流的状态。由于在这种模式之下水流会在湿地的内部流动，避免了直接暴露于空气当中，对于蚊虫的控制和不良气味的控制相比较表面流湿地会好很多。此外污水潜入了基质当中进行流动，可以和基质的表面进行充分的接触，因此对于水中的离子吸附能力要远高于表面流的湿地。同时，在这种湿地当中，基质由于非常细小，能够为微生物的附着提供大量的表面空间，在潜流湿地当中的微生物的数量很多，种类也很丰富，使得潜流湿地对于污水的负荷能力很高，同时还兼具占地面积小，对于污水处理效率很高的优势。潜流湿地也存在一些缺点，这些缺点主要集中在建造费用比较高昂，设计和建造的难度较大，同时对于它的维护管理工作也比较困难。在实际使用当中，还发现一些潜流湿地由于设计师的考虑不周到，会发生堵塞的现象，从而使得基质的表面形成滞水。在现在的潜流湿地当中，还有两个根据水流方向制定的分类，分别为水平流和垂直流。在目前的实际应用当中，水平流的潜流湿地占据主导地位，而按照垂直流构建的潜流湿地的比重较小。

2 人工湿地净化污水的基本原理

2.1 污染物的处理方式

人工湿地对于污水的处理方式是多方面的，作用机理也有很多种，主要包括：通过物理的沉降作用进行处理，污水在通过人工湿地的基质层以及湿地当中的密集的植物根系时，悬浮物通过物理途径被吸附，同时慢慢的沉积在水道的基质当中；通过植物根系的阻拦同样可以达成一定的净水的目的；通过一些化学物质的净水；通过水道当中的土壤以及植物表面的吸附，一些污染颗粒会被吸附；通过生存在介质当中的微生物自身的代谢作用对污水起到一定的净化作用。

2.2 基质的净化原理

基质的面积很大，占人工湿地构造当中的绝大部分，它是区别人工湿地和自然湿地的关键。在排除植物因子的作用之后，人工湿地构成的土壤—微生物系统的处理模式对于污水成分仍然具有良好的去除作用。基质在整个的湿地系统当中起到了为微生物和植物提供良好的生存环境的作用，同时也通过一定的物理沉降参与到湿地净化污水的过程当中去。自然界的泥土常常被用于人工湿地当中作为基质的主要成分，但是为了加强水利疏导的功能，大部分的湿地采用砂石泥土作为湿地的基质。此外炉渣煤灰和一些多孔性的材料探讨人工湿地污水处理技术的应用由于其出色的理化性质，也常被用作基质的原材料。有时污水的处理过程当中有特殊的要求，例如污水当中的磷含量过多，需要进行吸附，此时对于基质的选取也有独特的要求，常常会含钙量丰富的花岗石，石灰石，贝壳等作为基质的材料。目前的基质选择中，砂石的混合处理是主要的形式。基质的去污原理根本上是离子的交换过程，螯合反应，沉降反应等一系列的化学反应。在化学反应结束之后，反应的产物沉降在基质当中，使得基质中某些化学元素的含量急剧升高。当然基质对于金属离子强大的固持能力来源于植物根系的吸收，滞留和腐烂的过程。

2.3 水生植物的净化机理

当前在人工湿地的水域当中种植植物是常见的做法，但是对于水生植物存在的必要性存在着一定的争议。一部分研究人员对于植物的重要性持肯定的态度，他们认为水生植物的种植不仅能使人工湿地的外表更加引人注目，还对于湿地当中污水的处理有重要的指导意义。但是也有部分研究人员吧水生植物的存在意义定位于维护美观。笔者认为，水生植物存在的意义绝不只限于美观，植物是湿地系统当中重要的组成部分，在污水的处理和净化方面发挥着重要的作用。一方面，植物在枯萎时，落叶以及其它的一些枯败的枝叶能够形成一个自然地过滤装置，对于污水异味的控制很有帮助。另一方面，植物的繁殖能够阻止其它的一些杂草的生长，有助于控制水中蚊虫的数量。此外，植物的根系对于水中的重金属离子和一些其它的有机物质有极强的吸收能力，可以将它们从有害的物质同化为生物量。植物的根系还可以帮助悬浮物在基质中进行良好的沉降过滤，这在上文当中有提到。

2.4 微生物和藻类的净化机理

微生物在地球生物圈当中扮演着重要的作用，微生物不仅能够作为自然界当中的分解者，还可以扮演自然界当中初级生产者的角色。人工湿地当中微生物净化的作用至关重要，它能够帮助重金属离子和N,P的沉降，还能够为水生环境创设很好的条件。

结语

随着研究的深入，人工湿地污水处理技术效率不断提高，应用范围不断扩大，在理论和实践上都不断有新的发展。中国中小城镇众多，人口密集，资金及技术有限，发展大型污水厂有较大的困难，湿地污水处理技术符合中国国情，必将在中国具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]侯佩玲,李兆佳,祁彪,任珊,马晓青.人工湿地污水处理技术及其在青海省的实践应用[J]. 青海环境,2013,03:149-153+159.

[2]赵振国,刘丽.人工湿地污水处理技术研究进展[J].东北水利水电,2011,06:52-54.