人工湿地污水处理技术与应用现状

李兴盼

【摘  要】如今环境治理成为发展中的重要工作之一，污水是重要的治理对象，人工湿地污水处理具有很多优势，在改善生态环境方面也具有耗资少、操作简单等优点，并且符合我国国情，因此，势必会成为未来污水处理的重要方式之一。基于此，本文分析人工湿地污水处理技术，仅供参考。

【关键词】人工湿地理论;污水处理;技术应用

引言

为有效缓解生态环境恶化，我国采取了各类环保措施，人工湿地污水处理技术作为其中一项内容，取得了显著成效，并且具有操作简单、投资较少等特点，得到了社会各界的广泛认可。

1人工湿地理论概述

1.1人工湿地

人工湿地是由人工建造、具有自然湿地净化功效并可以人工强化控制，是一种集物理、化学和生化反应于一体的污水处理体系，是通过铺设人工介质、种植植物和微生物培养，利用三者之间的物理、化学和微生物的协同作用，在一定程度上模拟自然湿地的生态工程系统。表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地是根据水流形态定义的三种类型的人工湿地，两个或者更多类型的人工湿地可以组成复合人工湿地系统，这种系统被认为是一个比较新型而且去除效率稳定的人工湿地。

1.2发展情况

人工湿地污水处理系统起源于德国，在西方发达国家已有广泛应用，主要利用了物质循环、物种共生的原理，在结构与功能上相互协调，促进生态系统中物质的良性循环，充分发挥物质再生的潜质，防止环境二次污染，是一种良性的污水处理方式。我国直到1987年才真正建立起第一个人工湿地污水处理基地，之后对该污水处理系统进行了跟踪研究，并取得一定进展，实践表明，对于管理水平不高、水量不大的城镇及农村较分散的污水处理都是十分可行的。目前已有發达国家将人工湿地污水处理技术运用到特殊工业废水方面，这是未来发展的新趋势。

2人工湿地技术应用

2.1微生物

微生物在好氧或缺氧的条件下可以通过生物降解作用去除有机化合物，此过程涉及到很多种类的微生物，例如异养细菌、自养细菌等。微生物脱氮作用包括氨化作用和硝化-反硝化作用，在微生物正常生理活动中有磷的参与，主要是通过微生物对磷的吸收和累积两种途径。

2.2填料床设施

填料床设施可以用于承载微生物与植物，进而构成了关键的污水处理场所。具体而言，流经填料床的化工污水将会表现为吸附、沉淀、离子交换以及吸收现象，并且填料床还能用于拦截污水附带的各种营养成分。经过以上的填料床处理后，污水就可以脱除磷元素与氮元素等很多营养物质。此外，填料床的基质还可以用来过滤有机物，确保做到全面滤除有机物。在此过程中，关于布置填料床的污水处理设施需要做到格外注意渗透系数的设计，避免填料床被堵塞。

2.3基质

基质又可以叫做填料、滤料，在人工湿地体系中起到支撑骨架的作用，对水质净化起作用的大部分生化反应都是在基质中进行的，同时也可以为植物提供适当的生长介质。良好的透水性和透气性应是人工湿地基质应具有的首要条件，因此在人工湿地系统中选择合适的基质对污水处理是一个关键的问题。目前人工湿地主要以天然材料、工业废料、人工合成材料中的一种或者几种组合作为基质。天然材料具有便于取材、价格低廉等优点，贝壳、页岩、沸石、砾石、黏土、大理石、石灰石、沙子、灰土等是经常使用的天然材料;当前研究较多的工业废料有煤矸石、碎砖块、炉渣、钢渣等;人工合成基质填料是通过加工天然材料、工业垃圾、工业废料等，生产新的基质填料，或是对已有基质进行改性、改善理化性质从而增强其吸附性能。污水中的污染物可以经基质交换、吸收、沉淀和络合作用而去除，但随着人工湿地系统运行的时间延长，系统内的水压和污染负荷容易影响基质对氮、磷等污染物的吸附能力。人工湿地中氮的去除是通过湿地基质过滤吸附、植物吸收、微生物硝化和反硝化协同作用实现对氮的去除。

2.4植物

人工湿地中生长的植物，对水质净化有重要作用，是湿地设计的基本组成部分。湿地中植物自身的生长状况与生理特性，影响着水质最终的净化效果。湿地中植物的根系发育程度、根系泌氧能力以及光合效率等都与污染物的去除有密不可分的关联。湿地床层中由于植物根系释放氧气从而影响不同深度处溶解氧含量不同，此外，根系对氧的传递与释放影响着湿地系统中的微环境，湿地深度及不同区域分别存在好氧、缺氧及厌氧多种氧含量状态，不仅保障了污水中氮素、磷素营养源能被植物直接吸收，同时还能使得微生物通过硝化与反硝化、微生物聚磷作用将污水中的氮、磷等污染物去除，待湿地系统中植物成熟后将其收割，最终实现在人工湿地系统中彻底去除污染物，达到净化水质的目的。

3应用中发现的问题

虽然人工湿地对净化水质、改善水环境有巨大贡献，且人工湿地系统具有资金投入低、操作简单、能耗低等优点，但在发展与应用过程中一些问题也开始凸显出来：

1）占地面积大，在建设人工湿地时，需要考虑选址的经济效益和环境效益的结合与统一;

2）易堵塞，导致系统处理条件恶化，污染物去除效果下降;

3）人工湿地研究过程中，与自然湿地相比使用的植物过于单一;

4）环境因素（温度、区域差异和气候特征等）、湿地运行工况（进水负荷、水力停留时间等）和系统设计类型等都会对人工湿地净化效果产生影响，而且关于人工湿地研究与应用缺少统一的对比标准，导致研究结果缺乏可比性。

结束语

人工湿地的去除效果受运行条件、湿地类型、结构特点等因素的影响，使用合适的填料、植物，或采取改善湿地结构、环境条件和优化人工湿地运行参数等合理措施，可达到湿地系统中高效去除受污染水体中氮磷等污染物的效果。

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（作者单位：赛飞特工程技术集团有限公司）