北方人工湿地建设存在问题及对策

熊守存，李 辉

（1.辽宁省葫芦岛市凌河保护区管理局，辽宁 葫芦岛125000；2.葫芦岛平山供水有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125000）

1 人工湿地的分类

国内外学者从工程设计的角度出发，按照系统布水方式的不同或水在系统中流动方式不同，划分为表面流人工湿地、潜流人工湿地和复合流人工湿地。

根据北方地区常用类型对表面流人工湿地和潜流人工湿地从工艺设计、工程建设及运行等方面进行比较分析。

2 北方人工湿地存在问题

因人工湿地是一个人为建造的自然生态系统，受气候影响较大，尤其是北方冬季，天气寒冷，气温低，人工湿地存在植物冻、枯死、表面冻结造成床体缺养等多种问题[2]。人工湿地在北方地区的普及主要受到两方面因素的制约，第一是严寒的冬季所造成的湿地系统中植物生命活动下降，导致人工湿地的处理效率也降低；第二是建设人工湿地时所需的能满足北方地区气候特点的植物种类较少[3]。到目前为止，关于人工湿地在北方地区的研究主要集中在这两个方面。

2.1 北方冬季低温因素

冬季因温度低造成人工湿地系统内植物出现冻、枯死或休眠现象，微生物活性降低，植物根系微生物的代谢也出现减缓甚至停止现象，要保证湿地出水水质就需要延长水力停留时间。且由于冬季严寒，气温过低，还可能使人工湿地系统出现冻结，管道发生破裂等问题，导致湿地处理效率大幅度下降。

人工湿地在我国北方寒冷地区的冬天运行比较困难，虽然人工湿地中的潜流湿地对这方面的要求相对较低，但温度很低时仍会严重影响去除效率，只有解决这一关键问题，才能推广人工湿地在北方的应用[1]。

2.2 可供选择的植物种类少

至今为止可应用于湿地中种植的植物种类已经有很多，但由于它们的生长易受到介质、气候条件等多方面的影响，致使我国北方地区在建设人工湿地时，可供选择的植物种类与南方相比较少，且植物吸收污染物的能力也会随其生长与生理活动状态的变化而发生变化，因而其净化污水 效果也会因地区、介质的不同而不一样。

目前能够满足北方人工湿地建设要求的植物种类只有少数几种植物，如水葱、香蒲和芦苇等，缺少可供选择的植物使得北方地区建设人工湿地时植物类型比较单调，互补和可协调性差。

3 对 策

针对我国北方人工湿地存在的问题，目前主要提出了以下几种解决对策：

1）北方冬季低温地区多使用潜流型人工湿地。冬季温度低，植物生长代谢缓慢，输氧能力有所减弱，导致微生物活性降低，需要延长水力停留时间保证湿地污水处理效果。冬天湿地中的大型植物的地上部分，可用作覆盖层来保护根围结构免于冰冻，从人工湿地类型来考虑，潜流型人工湿地因被表层填料所覆盖，在冬季时可减小因污水蒸发蒸腾和流动造成的能量损失，这将有助于保持和提高湿地内温度，因此潜流型湿地的保温效果优于表面流湿地[4,5,6,7]，更适合于北方地区使用。

2）合理设计人工湿地的覆盖层。有研究表明：使用不同的覆盖物进行隔离，对湿地系统的处理结果会产生很大的影响，同时覆盖层所用的材料也会影响种植植物类型的选择；对覆盖层进行合理的设计，不仅可以提高寒冷地区人工湿地的BOD去除率；还可以为提高氮的去除率提供足够的氧。在寒冷地区，标准的水平式潜流式人工湿地，并不能提供足够的氧以满足氧化碳和氧化氮的要求，可以将人工湿地设计成具有防冰防冻功能的类型，该结构具有较高的传送氧能力，这是去除氮所必需的。因此，合理设计人工湿地的覆盖层不仅能起到保温作用，同时还可以提高人工湿地的处理效率。

3）适当增加人工湿地的构筑深度。适当增加人工湿地的构筑深度既可以起到保温的效果而且对出水水质也有保证。增加人工湿地的构筑深度方便对湿地水位的调整，在冬季进行适当的水位调整也可以阻止湿地冰冻，如在深秋气候寒冷时，可先将水面提升0.5m左右，刚开始会形成一层冰面，当水面完全冰冻后，再调低水位，这样将会在冰冻层下形成一个空气隔离层，在冬季时，由于上面有冰雪的覆盖，可以使湿地系统中保持具有一个较高的水温[8]。

4）因地适宜选择植物。人工湿地在选择植物种类时必须根据当地的土壤和气候条件来选择与之相适应的植物，且各种湿地植物对不同污染物的去除效果各有差异，所以一般都是将多种植物组合使用，这样有利于植物之间取长补短，同时也能提高湿地系统的污水净化效率。在北方人工湿地的运用中，植物种类不仅要考虑其净化效果，还应考虑其耐低温能力。因此，选择合适的植物对人工湿地的建设十分重要。

目前芦苇和香蒲是人工湿地中广泛使用的两种植物，因为它们既是中国北方与南方都非常常见的物种，同时也是国际公认的最佳湿地植物[9]。

4 结 语

人工湿地在我国的研究时间虽不是很长，但是已经取得了较大的进展。目前我国北方地区均已有利用人工湿地系统进行污水处理，从目前的运用情况也发现人工湿地在北方地区的应用仍存在很多问题。由于北方地区冬季气候十分寒冷，湿地系统易发生植物休眠、根系微生物的代谢减缓甚至停止、系统管道发生破裂等问题，选择适宜北方地区的湿地类型和植物以及保温措施显的尤其重要。人工湿地在北方寒冷地区的应用仍处于初步研究运用阶段，还存在很多的不足，为更好的在北方地区利用这种生态处理污水技术，需在人工湿地如何提高污水的处理效果、适宜北方冬季低温植物及湿地运行的稳定性方面投入更多的研究。

［1］崔理华，卢少勇.污水处理的人工湿地构建技术［M］.第一版.北京：2009.

［2］刘学燕，代明利，刘培斌.人工湿地在我国北方地区冬季应用的研究［J］.农业环境科学学报，2004，23（6）：1077-1081.

［3］王世和.人工湿地污水处理理论与技术［M］.第一版.北京：2007.

［4］申欢，胡洪营，潘永宝.潜流式人工湿地冬季运行的强化措施研究［J］.中国给水排水.2007.23（5）：44-46.

［5］王世和，王薇，俞燕.潜流式人工湿地的运行特性研究［M］.中国给水排水.2003.19（4）：9-11.

［6］崔玉波，韩相奎，宋铁英.潜流人工湿地污水处理技术的效能与设计［J］.环境科学动态.2003.9（12）：105-106.

［7］陈亮，卢少勇，陈新红.人工湿地的运行和管理［J］.环境科学与技术.2005.28（增刊）：141-146.

［8］U.S.EPA.Manual:Constructed wetlands treatment of municipal wastewaters.Cincinnati，Ohio：EPA，2000.111-119.

［9］张清.人工湿地的构建与应用［J］.湿地科学，2011，9（4）：393-379.