人工湿地污水净化处理系统研究

高雅彬

（兰州博文科技学院，甘肃 兰州 730101）

在地球上，有一个天然的净化系统，被称为“地球之肾”的湿地，是地球上重要的生态系统。在人们了解了大自然神奇的功效之后开始对其系统进行研究，根据不同地区的地理特征与污染物的类型，建立起了人工湿地。目前人工湿地作为高效便捷且易于操作的污水净化处理系统被人们熟知。当然，在实际运用过程中，人工湿地还存在很多不足和需要改进的地方，本文就主要问题做简单论述，并给出相关建议，以期给人工湿地的改善提供一些思路，为人工湿地污水净化处理系统的发展做出一点贡献。

1 人工湿地污水处理系统概述

人工湿地是由基质、植被、水体和微生物共同组成的。这几个因素相互促进、共同发展，缺其中任何一个因素都会导致工人湿地的污水处理功能大打折扣，甚至失效。

1.1 基质

人工湿地是在一定的长宽比和底面坡度的洼地上，根据当地的自然环境与污水处理的类型来进行合适的填充，填充的材质主要有砾石、砂、土壤以及其他填料。这些主要是用来支撑植被、储蓄污水以及微生物活动的场所，是构建生态系统的基础。

1.2 植被与植物

植被在污水处理系统中起着至关重要的作用，例如芦苇和蒲草可以给基质输送氧气，净化环境，给微生物的活动创造良好的环境，利于微生物的生存与发展。如好氧微生物、兼氧微生物、厌氧微生物等有利于分解有机物、脱氧去磷微生物的生长和附着。

1.3 水体系统

水体系统是人工湿地净化体系中非常重要的一个因素，受多重因素影响，例如降雨、温度、基质的填充物以及植物等方面都会影响人工湿地的水体系统。因此在建立人工湿地之前需要对各个方面和结果有模型与评估，以获得充分的数据，在数据之上进行水体系统的管控。

1.4 微生物

植被的有效覆盖有利于微生物的生存与发展，而微生物的生存与发展对污水的净化有些至关重要的作用。且相关因素是相互关联，相互作用的。

2 人工湿地的主要类型及面临的问题

人工湿地系统根据植物类型和水体流动可以分为不同的类型。根据植物类型可以分为浮生于表面的植物系统、挺力于基介中的植物系统以及沉于水下的植物系统。我们一般习惯于将人工湿地的分类按照水体流动的不同方式来进行分类，大致可以分为水体在表面流动的人工湿地、水体在介质中水平流动的人工湿地以及水体在介质中垂直流动的人工湿地[1]。

2.1 水体在介质表面流动的人工湿地

水体在介质表面流动的人工湿地类似于大自然中的湿地，将污水缓慢的放在人工湿地表面流动，主要依靠植物和植物周边衍生的微生物对污水中的有害物质进行分解。这种方式操作相对简单，制作和运行的成本也比较低，但是问题相对比较明显。其主要问题有：占地面积较大，且去污能力有限，并且受天气影响较大，夏天容易滋生蚊蝇，散发臭气；冬季表面容易结冰，影响系统的运行与发挥。

2.2 水体在介质中水平流动的人工湿地

一个人工湿地可以有一个或者多个填充床，在床体上再填充基质，此外在床体下方设置防渗防漏层，以保护地下水源。水体在介质中水平流动的人工湿地相对于表面流人工湿地有非常明显的优点，不受环境的影响，且污水处理量有明显的增加，微生物的作用可以得到充分的利用和发挥，卫生条件相对比较好。其主要缺点是操作相比表面流人工湿地复杂，且费用比表面流人工湿地相对高一些，另外防水层需要严格做好，不然对地下水污染较大。

2.3 水体在介质中垂直流动的人工湿地

水体在介质中垂直流动的人工湿地结合了前面两种的特点，硝化能力高于平流人工湿地，处理氨氮含量较高的污水处理能力强，但对于有机物的处理能力稍稍有所欠缺。并且控制起来相对来说比较复杂，并且对环境要求比较高，此外在夏季同样容易滋生蝇虫。

3 完善人工湿地污水净化系统的方案与建议

人工湿地普遍存在占地面积与污水处理效能不能正比，也就是说建造人工湿地需要较大的面积，一般是传统污水处理厂的2～3倍左右，但是大部分的污水处理的效能不理想。其次人工湿地的维护比较重要，而定期的维护需要有备用池，且需要对介质进行定期去淤，对植物进行收割，如此才能使人工湿地的去污功效持续进行。所以针对这些问题提出一些可行性方案与建议，以供参考。

3.1 建造人工湿地前做好设计与规划

规划的前提是对当地的气候、土壤以及污水类型做好调查与研究，将其整理为数据模型，在数据模型的基础上进行科学的设计与规划。这是建造人工湿地的前提。各个地区的气候不一样，其空气中的湿度也会有所差异，一般来说空气中的湿度与降雨对表面系统人工湿地影响较大，所以在做数据准备时需要充分考虑气候的因素。同样的，污水的类型对平流系统与垂直系统的选择有着重要影响，只有清晰主要污水的类型，才能在湿地类型选择中更有依据，因为不同类型的湿地其优势也是大不相同的。

3.2 备用池的规划

备用池是准备工作中非常重要的一环。湿地面积的大小与湿地的形式和污水处理类型有关，就目前来说平流系统和垂直系统的人工湿地相对表面层的人工湿地更具优势一些，可以根据污水处理的类型来进行合理的选择。在这个过程中需要考虑湿地与污水的饱和程度比，面积太小在后期容易发生淤堵，给后期维护增加工作量与难度，面积太大其饱和度不够会带来额外的成本，不利于企业的经济效益提升，所以其面积大小需要充分考虑。

3.3 介质的合理选择

介质的选择是否合理直接影响污水处理的效能。在选择介质时要注意其承载植物生长的性能以及微生物附着性的强弱，另外还需要注意其损耗性的问题，确保长期使用不容易变形，介质本身不是污染源且过滤净化效果好等一系列特性。每一种介质都有优势与劣势，因此在选择时应当充分考虑优势，用不同类型的介质做劣势补充，争取其优势最大化，将劣势最小化，做到效果与经济的最优化[2]。

3.4 植被层的合理选择

不同的植物有着不同的特性，人工湿地植被层的选择需要重点考虑去污的性能。例如表面流动系统的人工湿地和垂直流动的人工湿地可以增加捕蝇草的种植，利于净化环境，减少蝇虫的滋生，确保人工湿地在夏季能正常运行。平流系统的人工湿地可以充分考虑藻类植物的特性，根据污水处理的要求按照比例进行种植，这样既增加了污水处理的效能，同时充分利用了有效空间，净化了环境。

3.5 完善维护系统

无论是表面流系统、水平流系统还是垂直就系统都需要做好维护。如果不做好维护，就会导致湿地发生淤堵，最终影响湿地净化污水的效能，所以维护系统至关重要。平时需要及时对人工湿地的情况做好监测，当湿地出现饱和或者淤堵现象时，利用备用池进行有效疏导。简言之在做系统维护工作时需要注意细节，随时处理好安全措施，以确保湿地工作的有序进行。

4 结论

总而言之，就目前而言人工湿地是污水处理和净化的有效方式，这种方式已经普遍运用于国内外的污水处理系统当中，为环保做出了卓越的贡献。虽然其中存在较大的改进空间，例如占地面积过大，植物根系较浅且容易早衰，长期累积物容易造成介质阻塞，不能充分发挥其作用等一系列问题，但其重要性不言而喻。目前各地区人工湿地污水处理系统可以根据净化污水的不同和地区的特点选择合适的介质以及植物，并且积极做好维护工作，将污水处理的效能做到最大化。