浅谈人工湿地污水处理技术及其发展

葛绍根　李春雷

摘要：文章阐述了人工湿地污水处理的特殊机制以及基本类型，结合国际社会的发展现状总结分析其实际的应用优势和存在的不足，进而提出人工湿地污水处理技术在我国的发展前景，实践表明，该技术不仅符合我国当前水资源紧张的发展现状，而且能够更好地弥补传统污水处理厂的缺陷，值得在全国范围内推广建设人工湿地工程。

关键词：人工湿地；污水处理技术；人工生态系统；污水处理厂；污水处理机制 文献标识码：A

中图分类号：X522 文章编号：1009-2374（2015）10-0095-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0901

人工湿地是在模拟自然湿地的基础上建立起来的人工生态系统，由人类自行建造和监管控制。人工湿地污水处理技术是在20世纪70年代发展起来的一种特色净污技术，综合运用生物、化学、物理原理来实现对污水的处理和净化，与传统的二级生化处理工艺相比，不仅净污效果好、工艺设备简单、维护费用低廉、系统配置可塑性强，而且净化之后的水源具有一定的生物安全性，因此，社会效益和生态效益显著。随着近年来人工湿地污水处理技术在我国的应用研究，促成了许多城市都开始建造本地区的人工湿地工程，并取得了良好的经济效益和生态效益，其发展前景也更加广阔。

1 人工湿地污水处理技术概述

1.1 人工湿地污水处理机制

早在1953年，德国的凯撒博士就在研究中证实芦苇能够有效清洁水中的有机质和无机物，并由此开发出了植物过滤系统。1977年“根区法”理论的提出，标志着人工湿地污水处理技术的初步萌芽形成，在此后的几十年里，人工湿地污水处理技术得到不断的完善和发展，并在西方国家得到广泛的应用。人工湿地由人工基质作为填料，和水生植物组成一个生态系统，利用该系统中基质、水生植物、微生物之间的相互作用，借助基质的过滤、沉淀、吸附、离子交换、微生物分解等化学、生物、物理原理实现对污水的高度净化。

1.2 人工湿地污水处理系统的基本类型

根据工程设计原理和水体流动差异，可以将人工湿地污水处理系统分为水平潜流湿地系统、表面流湿地系统、垂直流湿地系统三种类型。其中，水平潜流湿地系统的保湿性良好，对一些重金属和有机物能够起到良好的去除效果，而且不易受自然环境的影响。表面流湿地系统不需要人工基质作为填料，工程造价较低，但是对水的负荷力较低，净污能力有限。垂直流湿地系统很好地综合了两者的优势，但是由于工程造价高，其应用范围受到限制，并没有在大范围内得到推广使用。

2 人工湿地污水处理技术的应用优势与不足

2.1 人工湿地污水处理技术的应用优势

人工湿地污水处理技术与传统的二级生化处理工艺相比，其应用优势主要体现在以下四个方面：（1）人工湿地污水处理系统的工程建造成本低廉，设备维护也比较简单，其建设成本和运营成本是普通污水处理厂的10%甚至更多，因而大面积的推广使用可以取得可观的经济效益；（2）人工湿地污水处理系统主要由人工基质和水生植物组成，人工基质的选择空间较大，土壤、细沙、石灰石、砾石等都可以作为填料，填料组成不同，基质的净污能力也不同，因此，可以根据污染物的种类和性质选择合适的填料组合，有针对性地处理污水。此外，水生植物种类也比较多，灯芯草、茭白、浮萍、凤眼莲、芦苇等都是常见的挺水植物，这些水生植物对氮、磷、无机物等污染物的净化能力存在差异，因此可以通过水生植物的合理选取提高污水净化能力；（3）在进水浓度较低的情况下，人工湿地污水处理系统对COD的去除率可以达到85%以上，对氮的去除率可以达到65%以上，对磷的去除率可以达到90%以上，除了这些常见的无机物之外，对其他农药类、重金属等的去除率也保持在90%以上，因此，人工湿地污水处理系统与传统污水处理工艺相比，去污能力更高；（4）传统污水处理厂只具有单一的污水处理功能，不具备生态功能，但是人工湿地污水处理系统却由于其独特的组成部分而与自然湿地类似，对周围环境可以起到较强的影响作用，大规模人工湿地的建成，不仅增加了地球的绿地面积，还能为人们提供一个全新的城市生态景观，在发挥污水净化功能的同时，达到了生态效益和社会效益的双重收益。

2.2 人工湿地污水处理技术的不足

人工湿地污水处理技术虽然具有较多的应用优势，但是由于其特殊的污水处理机制，容易受到气候条件的影响，例如冬季寒冷天气不适宜美人蕉等热带水生植物的正常生长，其污水处理能力也受到一定的限制。此外，由于人工湿地污水处理系统的净污效果与污水在水体中的流动时间呈正比，因此需要足够的填料空间才能防止污水的淤积，其占地面积也比一般的污水处理厂大2～3倍，因此，在工程选址时就需要考虑远离市区的郊区。人工湿地污水处理系统的去污过程需要依靠自身的水体系统，人工干预的范围有限，随着时间的推移，重金属、悬浮物、有机物等污染物会逐渐积累，导致大量的微生物繁殖，一旦维护不当，就会产生淤积现象，降低水体的传导性和处理效果，如果人工湿地处于连续性的运转过程中，水体内的基质就会逐渐饱和，失去原有的去污能力，因此，需要定期对基质进行去淤处理。

3 人工湿地污水处理技术的发展

3.1 我国在人工湿地污水处理技术方面的发展现状

人工湿地污水处理技术在我国的研究起步比较晚，直至“七五”期间才开始着手进行该系统的机理性研究，应用实例还较少。在我国首次建成的人工湿地工程是由国家环保总局在深圳主持建成的白泥坑人工湿地工程，其污染物去除率可以达到90%，随后，江苏、上海、沈阳等地也积极开展研究规划工作，并先后建成了规模不一的人工湿地工程，并取得良好的净污效果。

3.2 人工湿地污水处理技术的发展前景

长期的研究实践表明，人工湿地污水处理技术作为一项先进的污水处理技术，各国对该技术的研究深度还将不断深入，它具有传统技术所不具备的综合效益，因此，人工湿地污水处理技术的发展空间非常广阔。人工湿地污水处理技术在我国经过20多年的发展，不仅取得了较高的综合效益，而且符合我国当前阶段的国情。据统计，我国仅有4%的生活污水和25%的工业废水能够经过净化循环利用，其余的全部被直接排放，不仅浪费了大量的淡水资源，而且也使大范围的城市用水受到了污染，淡水资源日益紧缺的社会形势迫切需要一种有效的污水处理技术，缓解当前的水资源紧缺状态。此外，受到经济条件的限制，一些边远地区由于资金缺乏还没有建立污水处理厂，因此，大力发展人工湿地污水处理技术对于在全国范围内实现水资源回收具有重大的

意义。

4 结语

人工湿地污水处理技术的研究和系统构建是当前国际湿地领域的一项研究热点，利用人工湿地污水处理工艺在工程造价、去污能力、运营成本方面与传统污水处理工艺相比具有更多的应用优势，但是容易受到气候条件、占地面积等方面的限制。总体看来，结合我国当前的国情，人工湿地污水处理技术在未来的污水处理领域必然具有更加广阔的发展前景，同时也是一项利国利民的工程。

参考文献

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[4] 冯培勇，陈兆平，靖元孝.人工湿地及其去污机理研究进展[J].生态科学，2002，（3）.

（责任编辑：陈 倩）