人工湿地污水处理技术（精选十篇）
人工湿地污水处理技术 篇1关键词：人工湿地,污水处理,技术
随着工业化进程发展与人口的增长, 水环境污染加剧, 我国水资源短缺现象严峻, 人均水资源储量普遍偏低。与此同时, 污水的资源再利用, 化生其为新的水资源这一理念已相应成为可持续发展新亮点。在此情况下亟待绿色无污染、简便易行、节省成本的污水处理系统, 人工湿地技术应运而生。
1 人工湿地概述
1.1 湿地系统
湿地为陆地生态与水生生态间的承接地带, 依据《湿地公约》:地球上除海洋 (深超过6m) 外的所有水体都可被当作湿地。[1]湿地乃是水域与陆地间的过渡地域, 它不仅具备净化水体、降解污染物、调治气候、维护地球生命支持系统稳态等服务功能, 还能够为野生动植物繁衍提供场所, 因而被誉为“地球之肾”[2]。
人工湿地 (Constructed Wetlands, CW) 则通过模拟自然湿地, 人为地设计与挖掘而成的包括基质、沉水与挺水植物、动物及水体的复合体。按照不同的布水方式人工湿地可分类为垂直流人工湿地、地表面流人工湿地及水平潜流人工湿地.[3]作为近年来发展的污水生态处理工程技术系统中的综合性的生态系统, 它的兴起结合了污水处理与生态环境保护, 一举多得。
1.2 人工湿地原理
人工湿地起源于20世纪50年代中期, 历经时代变迁其技术不断更新完善并于上世纪90年代于发达国家广泛应用。在人工湿地系统中, 污水流过床体表面与床体填料缝隙, 借助过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等步骤实现对水体复杂高效的净化过程, 具备缓冲容量大、处理成效好的优势。其巧妙运用生态系统间物种共生物质循环再生理论、结构与功能相关准则, 在促进水中污染物良性循环的同时发挥资源生产潜力, 预防再污染, 从而获取污水处理与资源利用之间平衡的最佳效益。
2 人工湿地技术现状与改进
2.1 现状
人工湿地虽然在我国起步较晚, 但发展至现阶段, 我国的湿地系统处理对象已逐步扩大到农村污水处理、城市污水、工业废水及水产畜牧禽类养殖废水。[4]足以证明我国的人工湿地技术探索已逐步从理论应用扩展至推广应用阶段。
实践项目证实, 目前虽已有可知人工湿地设计模版, 但其实施中却不同程度地存在一系列问题, 尚无法全面描述人工湿地在不同水域的功能, 故此, 不同水域特点的不确定性使得这些模型普遍缺乏共性。在实施阶段也不乏以下问题的存在: (1) 规划欠合理, 例如采用垂直流的人工湿地由于设计上未能较好的解决流量不均衡、配水不均的问题, 导致湿地植物的生长十分不良, 处理出水效果不明显; (2) 管理维护不到位:伴随湿地运行, 气候变化、人工落叶清理不及时、基质淤积堵塞、病虫害等情况时有发生, 严重影响其使用寿命。例如截污的系统受雨水排放的影响, 截污管道内会出现明显淤积较, 同时也直接造成处理设施中格栅、厌氧池的淤积, 影响了处理设施的正常运作, 清疏维护工作量较大, 这些都给我们相关技术的落实带来了一定难度。
2.2 改进建议
依据现有试验数据及运营: (1) 优化设计参数, 依据受纳水体及水质排放标准而匹配设计工艺, 加强对污水预估、预处理能力; (2) 落实进出水构筑物的布局及清理, 预防基质堵塞, 例如合理设置单元长宽及其比例; (3) 因地制宜选取净化力强、抗病虫害、适应力强的水生植物种植:有研究显示芦苇和香蒲在人工湿地的使用中被普及, 它们既是我国南北方的普遍物种, 而且是国际公认的最佳湿地植物[5]; (4) 结合实际汇集湿地系统应用实例及经验, 组建我国人工湿地处理运营数据库, 以便提高效率降低工程风险; (5) 加大人工湿地技术的推广与应用力度:与此相关的利用研究大都处于实验阶段, 污水制备和人工湿地构建亦多停留在实验室模拟中, 不同地区、不同类型的人工湿地在现实生活当中运行时, 往往难以达到预期的理想效果, 尚需进一步加强人工湿地的基础理论研究, 并进一步结合不同地域的环境条件和不同的应用目的开展研究和进行技术推广。
3 总结与展望
在全球污染加剧, 环境日益恶化的今天, 水资源供需矛盾日益紧张, 结合我国经济高速发展的国情, 这一问题尤为棘手。尤其是近年来伴随城市化、工业化的深入, 城市生活污水与工业污水的排放量激增, 较多城市显现出严重的水污染, 已严重限制其经济的发展。而传统的生化二级处理被投资和运成本用所限, 难以在中小城区推行, 现有污水处理厂也远无法满足相应的处理要求, 因而, 推广简捷高效的生物污水处理技术———人工湿地污水处理技术则成了改变水资源缺乏现状的重要途径。
人工湿地技术自开展以来已然展示了不少成功的案例, 正因其在污水的修复方面显露出了极大的开发潜力, 进而得到公众的普遍接纳。相比之下, 人工湿地做为一种新型生态处理污水的系统, 其建造及经营成本低廉, 运行方便, 易于维护, 效果稳定, 经济效益显著等诸多优点, 将成为远离城区、地理条件相对宽裕的众多中小城镇、旅游区、居民区污废水处理的优选方案。
参考文献
[1]杨朝飞.中国湿地现状及其保护对策[J].中国环境科学, 1995, (6) :407-411.
人工湿地污水处理技术 篇2摘要：人工湿地作为一种新型生态污水处理技术，在实际应用中取得了快速发展。为了适应我国对这一技术的迫切需要，本文介绍了目前人工湿地污水处理的工艺结构、基本设计方法，阐述了人工湿地污水处理系统工艺设计的主要内容及存在的若干问题，并提出了开展人工湿地工艺设计研究的一些设想。
关键词：人工湿地；污水处理；工程设计
Abstract : As a new type of ecological wastewater treatment technology ,constructed wetland has been developed at a great speed in its application.In order to satisfy the urgent need of this technology in China ,the basic configuration , types and design methods of current wastewater treatment technology by constructed wetland are introduced ,and the main contents and problems of the process design of constructed wetland for wastewater treatment are summarized , and some research interests are proposed in this paper.Key words : construced wetland;wastewater treatment;process design 引言
近年来，各种水处理技术在实际应用中取得了不断的发展，特别是作为二级处理的活性污泥法以其工艺相对成熟、运行稳定、处理效果好而成为城市污水处理的主流工艺，但传统的活性污泥不仅基建投资大，运行费用高，且主要以去除碳源污染物为目的，对氮、磷等营养物质的去除则微乎其微，经处理后的出水排入水体后仍将引起“富营养化”等环境问题。三级处理虽可解决上述问题，但因投资和运行费用昂贵而难以大面积推广。同时事实也说明，单纯依靠传统的人工处理方法在我国当前的情况下尚难以从根本上解决水污染问题，只能延缓其发展趋势。70年代以来，人工湿地处理技术的提出和发展，为综合解决上述问题提供了一种新的选择。
人工湿地是一种人工建造和监督控制的与自然湿地相类似的地面，是人为地将石、砂、土壤等一种或几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统[1]。由于人工湿地具有处理效果好、建设和运行费用低、易于维护管理等优点[2,5 ]，因而受到世界各国的普遍重视，成为近年来发展较快的一种污水处理新技术[6]。
但是，由于人工湿地污水处理技术还处于开发阶段，尤其在我国人工湿地污水处理技术的发展及其应用时间还相对较短，还没有比较成熟的设计参数，其工艺设计也还处于试验阶段；人们对其的认识较少，加之存在许多亟待解决的问题，因而人工湿地的应有潜力未能得到深入挖掘。本文将在阐述人工湿地污水处理系统工艺设计的主要内容及存在的若干问题的同时，提出一些开展人工湿地工艺设计研究的设想和展望，以供广大环境保护工作者参考。人工湿地的类型与工艺流程
人工湿地系以人工建造和监督控制的、与沼泽地相类似的地面，通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用以达到对污水的净化。此种湿地系统是在一定长宽比及底面坡度的洼地中，由土壤和填料混合组成填料床，废水在床体的填料缝隙或在床体表面流动，并在床体表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物，形成一个独特的动、植物生态系统，对废水进行处理[7]。
人工湿地按污水在其中的流动方式可分为两种类型[7]：①自由水面人工湿地(简称FWS，或称地表径流型人工湿地)，②潜流型人工湿地(简称SFS)。FWS系统中，废水在湿地的土壤表层流动，水深较浅(一般在0.3～0.6m)。与SFS系统相比，其优点是投资省，缺点是负荷低。北方地区冬季表面会结冰，夏季会滋生蚊蝇、散发臭味，目前已较少采用。而SFS系统，污水在湿地床的表面下流动，一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用，提高处理效果和处理能力；另一方面由于水流在地表下流动，保温性好，处理效果受气候影响较小，且卫生条件较好，是目前国际上较多研究和应用的一种湿地处理系统，但此系统的投资比FWS系统略高。
人工湿地的工艺流程有多种，目前采用的主要有：推流式、阶梯进水式、回流式和综合式4种，如图1所示[7]。阶梯进水可避免处理床前部堵塞，使植物长势均匀，有利于后部的硝化脱氮作用；回流式可对进水进行一定的稀释，增加水中的溶解氧并减少出水中可能出现的臭味。出水回流还可促进填料床中的硝化和反硝化作用，采用低扬程水泵，通过水力喷射或跌水等方式进行充氧。综合式则一方面设置出水回流，另一方面还将进水分布至填料床的中部，以减轻填料床前端的负荷。实际设计中，人工湿地的运行可根据处理规模的大小进行多级串联或附加必要的预处理、后处理设施构成。这样的多种方式的组合，一般有单一式、并联式、串联式和综合式等，如图2所示[7]。在日常使用中，人工湿地还常与氧化塘等进行串联组合。
人工湿地污水处理系统一般包括前处理和人工湿地两部分。前处理一般包括化粪池、格栅、沉砂池、沉淀池、厌氧池和兼性塘等。直接将未经沉淀处理的污水引入人工湿地，虽然首级人工湿地的COD、BOD、SS的去除率高，但容易引起堵塞等问题，使维护费用增加。因此，将沉淀池或稳定塘作为人工湿地系统前处理是非常必要的。人工湿地一般工艺处理流程见图3[7]。
a c
b
d 图1 人工湿地的基本流程
a.推流式；b.回流式；c.阶梯进水式；d.综合式
a
c
b
d
图2 人工湿地的不同组合方式 a.单一式；b.串联式；c.并联式；d.综合式
图3 人工湿地一般工艺处理流程 人工湿地系统的设计
人工湿地污水处理技术还处于开发阶段，尤其在我国还没有比较成熟的设计参数，其工艺设计也还处于试验阶段。其设计受很多因素的影响，主要是：水力负荷、有机负荷、湿地床的构造形式、工艺流程及其布置方式、进出水系统的类型和湿地所种植植物的种类等。由于不同国家及地区的气候条件、植被类型以及地理条件各有差异，因而大多根据各自的情况，经小试或中试取得相关数据后进行设计[7]。
3.1 选址及污水量和污水水质的确定
在人工湿地修建前，先进行污水量的调查和污水水质分析，确定处理规模以及有关污染物的去除率，设计处理后污水必须达到国家规定的污水排放标准。然后，根据地质、地貌、水文、污水出口等自然状况以及市政规划等因素选定人工湿地地址。比如地形有一定自然坡度可减少开挖土方量，有利于排水、降低投资且减少对周围环境的影响；一般人工湿地应建在非洪涝灾害区或则需考虑修建相应的防洪措施；在房价较低地段修建可大幅度降低修建成本等。
3.2 植物的选择
人工湿地系统设计中，应尽可能增加湿地系统的生物多样性，以提高湿地系统的处理性能，延长其使用寿命。植物在碎石中为微生物提供场所，在整个湿地系统中占有重要的地位，因此应慎重选择。
总的来说，选择植物应该满足：(1)耐污能力和抗寒能力强，适宜于本土生长，最好以本乡土植物为主；(2)根系发达，茎叶茂密；(3)抗病虫害能力强；(4)有一定的经济价值。而常用的植物有芦苇、香蒲、大米草、美人蕉、水花生和稗草等，目前最常用的是芦苇。芦苇的根系较为发达，具有巨大比表面积的活性物质，其生长可深入到地下0.6～0.7m，具有良好的输氧能力。种植芦苇时，一般应尽量选用当地芦苇进行移栽，即将有芽苞的芦苇根分剪成10cm长左右，将其埋入4cm深的土中并使其端部露出地面。插植的最佳季节在秋季或早春，插植密度可为1～3株/m2。
3.3 填料的选用
湿地床由三层组成，表层土壤、中层砾石层和下层小豆石层。表层土壤可用当地表层土，优先选用钙含量为2～2.5kg/100kg的混合土，以利于提高脱磷效果。在铺设表层土时，要将地表土壤与粒径为5～10mm石灰石掺和，厚度为150～250mm。表层以下采用粒径在0.5～5mm的砾石或花岗岩铺设，其铺设厚度一般为0.4～0.7m，有时也采用粒径在5～10mm或12～25mm石灰石填料。进水配水区和出水集水区的填料常采用粒径为60～100mm的砾石，分布于整个床宽。由于表层土壤在浸水后会有一定的下沉，因此，设计的填料表层标高应高出期望值10%～15%[7]。
3.4 基本技术参数的确定
主要是确定污染物负荷、停留时间、水深和所需的土地面积等技术参数，污水的特性、地理位置、气候条件、人们的生活方式、经济和科技水平等均影响工艺参数的选择。基本技术参数见表1[7]。
表1 人工湿地基本技术参数
设计参数 单位 FWS SFS
水力停留时间 d 4～15 4～15
水深 ft 0.3～2.0 1.0～2.5
BOD5 水力负荷率
lb/acre.d ＜60 ＜60
Mgal/acre.d 0.015～0.050 0.015～0.050
面积 Acre/(Mgal/d)67～20 67～20 注：ft×0.3048＝m
lb/acre.d×1.1209＝kg/hm2·d
Mgal/acre.d×0.9354=m3/m2·d
Acre/(Mgal/d)×0.1069= hm2/(103m3/d)3.4.1 基本几何参数的确定
在人工湿地的设计中，湿地的长宽比可按下列公式计算：
为保证废水以推流方式流经湿地，一般要求长度应＞20m，长宽比L/W不应过大，建议控制在3∶1以下，常采用1∶1，对于以土壤为主的系统，L/W比应小于1∶1[1]。根据现有人工湿地的设计与运行经验，一般单个碎石床的长度＜50m，宽度为25～30m，湿地床的深度一般根据水生植物自然根系的延伸程度来设计的，多数为0.6～0.7m。
3.4.2 FWS系统的设计[7]
由于废水在人工湿地中流动缓慢，故人工湿地通常可视作一级推流式反应器，稳态条件下可用以下反应动力学公式描述：
基于人工湿地的影响因素较为复杂，各国研究者对湿地床的尺寸提出了不同的计算方法。Reed建议FWS系统可用下列方程计算[8]：
Tchobanoglour建议，设计水温为T时，反应动力学速率常数可由下式确定[8]：
当湿地床的底坡或水力坡度不小于1%时，上述方程可调整为： 对床表面积As，Kaklec和Knight建议用下式计算：
初步设计时，k值可取34m/y，背景BOD5值可由下式计算：。FWS系统的有机负荷
随废水性质和条件变化很大，其范围在18～110kgBOD5(ha·d)。一般只作为设计校核的指标，它的控制对维持系统好氧状态及防止蚊虫、恶臭等非常重要。
FWS系统的水力负荷可达150～500m3/(ha·d)。在确定水力负荷的同时应考虑气候、土壤状况、渗透系数和植被类型等场地类型，还应考虑接纳水体的水质要求，尤其注意由于蒸发、蒸腾的失水量对夏季处理的影响及在干旱地区设计湿地的可行性[7]。在特殊情况下，要求湿地设计达到零排放时，湿地中的水主要通过蒸发、蒸腾、补充地下水或系统内回用等途径完成，这时水力负荷及水平衡计算是设计时需要重点考虑的问题。
3.4.3 SFS系统的设计[7]
1．湿地床坡度的确定。
在SFS系统中，水流有两种流态，层流和紊流。当湿地床中所用填料的粒径不大，污水充满整个填料缝隙并处于饱和状态时水流为层流，此时填料床的坡度可用Darcy公式计算[8,10]：
对于其中的渗透系数Ks，到目前为止尚无准确的测定，如果是以砾石为主的湿地床，欧洲人建议取10-3m/s，而美国的经验认为Ks不宜大于10-4m/s。
一般认为当湿地床中的渗流雷诺数Re大于1～10时，水流变为紊流，此时不宜用Darcy定律来描述了，尤其是当采用的填料粒径较大时，则需要考虑水流的扰动作用了。此时宜用Ergun公式来描述[8,10]，即：
2．湿地床表面积的确定。湿地的表面积As可用下计算[8]：
式中KT与温度的关系为。据有关文献报道和实际试验，某一特定SFS系统的K20与床
体填料的孔隙率n有关，关系式为，对典型城市污水取K0=1.839d-1，高浓度有机工业废水
K0=0.198d-1。
英国人Kitkutb推荐用下列公式计算表面积：
。附－符号说明：
Ac，As—湿地床的横截面积，表面积，m2； Se，So—进水、出水BOD5，mg/L； Q—平均设计流量，m3/d； Ks—渗透系数，m3/(m2·d)；
K20，KT—温度20℃，T℃时的速率常数，d-1；
Ko—某一填料中植物根系充分发展后的最佳速率常数，d-1； L—湿地床长度，m； W—湿地床宽度，m； D—湿地床深度，m； S—底坡或水力坡度。
由上述各式，即可确定湿地床的基本尺寸。湿地床长度通常定为20～50m，过长易造成湿地床中的死区，且使水位难于调节，不利于植物的栽培。床横截面面积与温度、有机负荷无关，只受填料的水力学特性影响。在借鉴有关经验的基础上人们建议，通过填料横截面的平均流速Q/Ac以不超过8.6m/d为宜，以避免对填料根茎结构的破坏。
3．湿地床深度的确定。
湿地床的设计深度，一般要根据所栽种的植物种类及其根系的生长深度来确定，以保证湿地床中的必要的好氧条件。对于芦苇湿地系统，用于处理城市或生活污水，湿地床的深度一般取0.6～0.7m；而用于较高浓度有机工业废水的处理时，湿地床的深度一般在0.3～0.4m之间。为保证湿地深度的有效使用，在运行的初期应适当将水位降低以促进植物根系向填料床的深度方向生长，湿地床的底坡一般在1%或稍大些，最大可达8%，具体应该根据填料性质及湿地尺寸加以确定，如对以砾石为填料的湿地床，其底坡一般可取2%。表2[7]为深圳白泥坑人工湿地系统各单元的设计参数。
表2 深圳白泥坑人工湿地系统各单元的设计参数 项目 单元 长/ 个数 m
宽/ m
碎石粒径/ 碎石层厚/ mm
cm
池底坡度/ %
水力负荷/(m3/m3·d)
第一级 3 42 11-12.5 10-50 40-100 1，1.5，2.0 95.4
第二级 2 47 18.5 10-30 50-120 2.0，3.0 95.4
第三级 3 30 19
0（停留4天）
第四级 3 54 19 5-10 60-100 0.5，1，1.5 100.7
3.5 进出水系统的布置
湿地床进水系统的设计应尽量保证配水的均匀性，一般采用多孔管或三角堰等。多孔管可设于床面上或埋于床面以下，埋于床面下的缺点是配水调节较为困难。多孔管设于床面上方时，应比床面高出0.5m左右，以防床面淤泥和杂草积累而影响配水。同时应定期清理沉淀物和杂草等，保证系统配水的均匀性。系统的进水流量可通过阀或闸板调节，过多的流量或紧急变化时应有溢流、分流措施。
湿地出水系统的设计可采用沟排、管排、井排等方式，合理的设计应考虑受纳水体的特点、湿地系统的布置及场地的原有条件。为有效地控制湿地水位，一般在填料层底部设穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门。对严寒地区，进、出水管的设置须考虑防冻措施，并在系统的必要部位设置控制阀和放空阀。
3.6 湿地的水位控制
通常，湿地进水的水位是不变的，为使污水在床体内以推流式流动，须对床层的水位加以控制。通常，SFS系统对水位的控制有几点要求：①在系统接纳最大设计流量时，湿地进水端不出现雍水，以防发生表面流；②在系统接纳最小设计流量时，出水端不出现填料床面的淹没，以防出现表面流；③为了利于植物的生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽量均匀，并尽量使水面坡度和底坡基本一致[7]。当出水端控制水面时，床堤的底坡选择对工程造价和水流流态有较大影响。因此，湿地床的底坡应尽可能地与床体的水面线坡度一致，且湿地床的长度不宜过长，过长易增加植物浸没深度的不均匀性，同时水流易形成大片的死区，将增加出水端水位控制的难度。
3.7 防止地下水污染
为防止湿地系统因渗漏而造成地下水污染，要求在工程时尽量保持原土层，并在原土层上设置防渗层。防渗层的设置方法有多种，如采用厚度为0.5～1.0mm的高密度聚乙烯树脂，或油毛毡密封铺垫等，为防止床体填料尖角对薄膜的损坏，施工时可在塑料薄膜上预铺一层细砂。存在的问题与研究设想
在我国，人工湿地污水处理技术还处于开发阶段，还没有成熟的设计参数，工业设计也还处于试验阶段，其中存在的很多问题都有待研究和解决。
4.1 存在的问题
人工湿地污水处理技术中存在的问题可以概述如下：
（1）人工湿地的基质种类比较单一，只有土壤、砾石和沙等几种，难以处理特殊污染物的水体，而且基质中的某些化学组成还可能抑制水体中某些污染物的去除。
（2）人工湿地植物种类单一，常用的湿地植物主要为芦苇、菖蒲、香蒲等挺水植物，实际应用中只选用其中的一种或几种植物，这样必然影响系统的处理效果。
（3）关于人工湿地去除污染物机理的研究虽然取得了很大的进展，但总体上看还无法为其工艺设计提供有力的理论指导，有待进一步深入，特别是对水体中主要污染物如N、P 元素及重金属元素的去除机理尚不十分清楚。
（4）污水在人工湿地中运行情况相当复杂，给人们对其水力学特征的研究带来了很大困难，一些工艺参数只能依据实践经验，因而导致了系统水力学设计不合理，出水效果不理想。
人工湿地污水处理技术 篇3摘要： 人工湿地作为一种新型生态污水处理系统，具有投资省、运行简便、出水水质好、运行效果稳定、可以美化环境等优点，除了用于处理生活污水和雨水外，还应用于工业、畜牧业、农业以及富营养化湖水等的处理。本文介绍了人工湿地运用于水处理方向的研究现状和进展，并针对未来人工湿地处理技术的研究提出几点建设性意见。
关键词：人工湿地；污水处理；微生物；研究现状
随着社会经济和城市化进程的发展，水污染已逐步成为全球性环境问题，并日趋严重。国家正逐步加强对这方面的重视，全国污水处理厂不断兴建，污水处理能力逐步提高，但这些污水厂主要集中在城市，广大农村地区由于人口众多且农村污水具有处理量低，间歇排放量少且分散，水质水量变化大，氮磷浓度高且含有大量的营养盐、细菌和病毒等特点[1]，这样处理农村污水带来了很大的困难。大多数农村生活污水基本上得不到处理就直接排放了，这进一步加剧了农村水环境的恶化。同时我国农村地区财政相对薄弱，若沿用城市先进的、处理效果好的集中式污水处理手段，则成本太高，而放任污水排放又会进一步加剧环境的恶化，基于上述考虑，实施低成本、有效的人工湿地处理技术对农村村落集镇的污水的处理十分必要。
1 人工湿地概况
人工湿地是在天然湿地的基础上发展起来的污水和雨水处理结构，是一种由人工施工、控制、运作的沼泽地。主要通过利用植物和微生物系统的多重作用起到对污水的净化效果 [2]。
人工湿地不仅能去除水体中的悬浮物、有机污染物、各种氮、磷等，而且能够有效地去除重金属、病原微生物和藻毒素等外源生物活性物质。人工湿地是一种正处于研究发展阶段的污水处理新技术，作为一种生态型的污水处理系统，具有投资省、运行简便、出水水质好、运行效果稳定等优点[3]。同时选择合适的挺水植物、沉水植物等还具有美化景观的作用。
2 人工湿地研究现状
2.1 国外研究进展
1972年，Kickuth提出 “根区法”（采用栽种芦苇的水平潜流湿地使有机物降解，硝化-反硝化作用去除N，沉淀去除P），从而掀起了一股湿地研究和应用热潮，标志着人工湿地污水处理技术受到业界广泛的关注[4]。
美国等地区自20世纪70年代开始对不同设计的人工湿地进行广泛地研究，其出水可作为集中式生活饮用水二级保护区、鱼类保护区及游泳区水质标准。
德国1974年第一个人工湿地建成，人工湿地处理技术在欧洲得到了广泛推广。1996年在维也纳举办的第四届国际研讨会，标志着人工湿地系统作为一个独特的新型的污水、废水处理技术正式进入水污染控制领域[5]。目前，在美国有600个左右湿地项目为市政、工业和农业污废水，其中400多个湿地用于处理煤矿废水，50多个湿地用于处理多种生物污泥，近40个湿地处理雨水，超过30处湿地系统应用于奶制品加工厂[6]。
2.2 国内研究进展
我国人工湿地系统研究比较晚，直到“七五”期间才开始研究，但主要都是机理性的研究，落后发达国家十几年，且应用上相对迟缓，应用实例较少。首例采用人工湿地处理污水的研究始于1987年，国家环保局华南研究所于1990年7月建立的白泥坑（深圳）人工湿地（处理量为3100t/d），被看作是污水湿地处理技术的第一次实践，运行效果良好，其对BOD去除率为90%，COD去除率为80.97%，SS去除率为93% [7]。此后我国对人工湿地处理污水的机制和规律进行了比较深入系统的研究，并在全国各地先后建立了许多人工湿地。近几年来，人工湿地技术在我国被广泛应用于农业面源污染控制、生活污水、工业废水、石油开采废水、养殖废水以及水体富营养化治理等领域。经过人工湿地系统处理后的出水水质可达到地面水水质标准，故其也适用于饮用水源和景观用水的保护。
3 人工湿地微生物的研究现状
通常所说的湿地微生物主要是指细菌、放线菌和真菌。有研究表明，在人工湿地系统中，以细菌数量为最多，其次为放线菌，最少的为真菌。目前，研究人工湿地微生物的学者众多，主要针各种人工湿地基质中微生物的种类、群落结构、活性和植物根系以及对病原微生物的去除和微生物空间分布特点以及影响其分布因素的探讨、人工湿地酶活性等的研究。
其研究方法包括传统的和现代的两种。研究湿地微生物多样性的传统方法主要是培养皿计数法，但这种方法只能培养环境中总微生物的1%～10%，其所获得的微生物丰富度远低于环境中微生物的丰富度。随着分子生物学技术在微生物方面应用的发展，各种新颖的分子生物学方法已成为研究人工濕地中各种微生物多样性的有效工具，当前用于分析湿地微生物群落结构特征的分子生物技术主要有荧光染色法、Biolog微平板分析、变性梯度凝胶电泳（DG-GE）、磷脂脂肪酸（PLFA）谱图、荧光原位杂交（FISH）技术等。
在人工湿地系统中，微生物除上述研究的各种细菌、放线菌、真菌，还包括在显微镜下才能观察到的各种浮游生物。湿地基质和植物根系的菌类微生物研究已比较多，然而对于湿地中浮游生物研究却相对较少，因目前浮游生物的研究主要是针对湖泊，河流等地表水体，对水平潜流人工湿地中浮游生物也有一定研究[8]，而对垂直流人工湿地中浮游生物的研究目前几乎没有。
4 结论及建议
相对于传统的污水处理技术而言，作为近年来新兴的一种新型污水处理技术，人工湿地不同于一般污水反应器，其基质、植物特性、环境pH值和溶解氧等诸多因素均会引起人工湿地对污染物处理效果的变化。
（1）湿地微生物是湿地的重要组成部分，目前对于人工湿地中基质和植物根际的微生物的研究较多，但对湿地中浮游生物的研究却相对较少，且对于浮游生物研究，主要集中在地表水体（湖、库等）浮游藻类，定性分析通常用25#浮游生物网进行采样。但在垂直流人工湿地是很难实现的，使得垂直流人工湿地在这方面的研究更少。目前，在我国大部分的水质评价只停留在理化指标的监测调查上，并没有将生物监测纳入其中。
（2）随着新农村建设的广泛深入，农村面源污染已成为我国最严峻的环境问题，通过高效低成本的人工湿地的试验工程的研究，并将其应用于农村50-1000人聚集区，处理量为10-500m3/d 的生活污水，从源头上解决农村生活污水的面源污染问题，同时将处理后的水用于景观回用水，更是对水资源的一种充分的利用，利用人工湿地种植的经济作物，构建优美景观，将乡镇污水处理与健康休闲、湿地植物资源化等有机结合，形成低成本治理、多效能产出的污水处理厂“净+美+用”机制 。
参考文献
[1]陈史华，伍晓涛.关于上海市闵行区新农村生活污水处理试点工程的技术探讨[J].吉林水利，2009， （2）：16-21.
[2]R.M. Gersberg B.V.Elkins，C.R. Goldman.Nitrogen removal in artificial wetlands[J]. Water Research，1983，17（9）：1009-1014.
[3]左文涛，康苏花. 人工湿地污水处理技术及其应用.河北环境科学，2011，增刊：104-106.
[4]魏志刚，阮启刚，邓祥义.人工湿地技术的应用与发展[J].大众科技，2005，（11）：95-97.
[5]张毅敏，张永春.利用人工湿地治理太湖流域小城镇生活污水的可行性探究[J]. 农业环境保护，1998，17（5）：232-234.
[6]U S EPA. Guiding principles for constructed treatment wetlands： providing for water quality and wildlife habit [M]. Washington DC： U S EPA ，Office of Wetlands ，Oceans and Watershed ，2000.
[7]于少鹏，王海霞，万忠娟，等.人工湿地污水处理技术及其在我国的发展的现状与前景.地理科学进展，2004，23（1）：22-29.
人工湿地与传统污水处理技术比较 篇4人工湿地系统与传统污水处理工艺相比, 人工湿地污水处理系统具有投资少、成本低等优点[1,2,3,4]。尽管人工湿地系统的运行效果受气候条件、污水水质和设计因素的影响很大, 但在生物多样性、生态栖息地和环境美学方面有着很大的优势。人工湿地生态系统的处理效果受季节的影响很大, 特别是在冬季温度较低的北方, 需要采取合适的保温供暖措施, 否则会导致各种指标均达不到理想的预期结果。人工湿地系统较传统污水处理工艺会占用大量的土地, 由于湿地系统能够使土地具有多重的作用, 也就是说在提供废水处理场所的同时也可以为野生动物提供良好的栖息地, 增加了生物多样性。在温室气体二氧化碳的固定上, 人工湿地系统如芦苇床系统比传统工艺具有更大的优势, 所以在收割芦苇的过程中能带走大量的碳, 能够有效地减少CO2的散发。生长中的芦苇担当着碳源的角色, 可以把气态的碳储存在其生物组织结构中, 转化率大约在每年每平方米3.3kg, 误差为正负15%。
2 人工湿地生态系统工艺的不足
受气候因素影响大。人工湿地系统栽种的植物类型是否恰当, 直接关系到湿地系统处理污水的效率和经济效益, 而植物类型的选取会受到气候条件的限制。以我国北方城市大连为例, 大连地区处于北温带, 是东北最温暖的地区, 属季风性大陆性气候, 但有海洋性特点, 年平均气温在10℃左右, 冬季虽冷但少严寒。这种气候条件不适合美人蕉等热带植物的生长和处理污水功能的正常发挥, 只能选取温带或部分亚热带植物作为净污植物。而且, 冬季地表水会有结冰现象, 抑制水的流动。所以表面流湿地在北方城市的冬季是不可行的, 只宜采用潜流型人工湿地。
人工湿地占地面积较大。人工湿地净污的效果与污水在湿地中流动的时间和空间是否充足有着很大的关系。与传统的污水处理厂工艺相比, 人工湿地污水处理系统需要更大的占地面积, 一般认为大约是传统污水处理厂的2-3倍。其中, 表面流湿地由于水力负荷小, 需要更大的占地面积。
填料容易饱和。人工湿地能有效地去除污水中的悬浮物、有机物、磷、氮、重金属元素、病原体等污染物质, 但是随着时间的推移, 部分截留物质会被逐渐地积累, 湿地中的微生物会相应地繁殖, 一旦维护不当, 便很容易出现淤积、阻塞等现象, 降低水力传导性、湿地的处理效果和运行寿命。并且伴随着污水处理过程的不断运行, 填料的吸附能力在几年内会趋于饱和, 也会影响湿地的处理效果。因此, 要定期地对填料进行去淤、更换, 并对植物进行收割。
填料的选择范围相对较窄。人工湿地填料的选择比较单一, 造成了氮和磷的去除率较低。因此需要选择新型、高效、廉价的填料或混合填料来取代传统的人工湿地的填料。近来有报道用页岩、砾石、陶瓷填料、沸石、生物填料、钢渣、无烟煤和蛙石作为人工湿地填料应用到污水处理当中去, 且取得了一定的效果, 这也为填料的选择扩大了范围。而粘土矿物以其储量丰富、价格低廉、吸附容量大、容易再生的特点在人工湿地填料方面的应用上极具竞争力。在选用混合填料作为人工湿地填料时, 需要确定各组分的最佳配比, 既要保证合理的渗透速率, 还要保证最佳的处理效果。目前, 单一的填料已经不能满足湿地对污水的净化要求, 寻求适合的填料搭配是当下湿地系统研究的主要方向。
从以上分析来看, 芦苇床人工湿地污水处理生态系统的优势仍然占据着主要层面。其巨大的经济、社会和环境效益促使许多国家都在积极地克服困难, 不断地去研究、摸索。
3 结论
尽管人工湿地污水处理生态系统存在一些劣势, 但整体而言, 人工湿地系统作为一种经济、简易、节能的污水处理技术, 在我国的国情下还是有着广阔的应用前景。依人工湿地污水处理生态系统的缺点来看, 对其整体的绿化设计, 考虑周围环境因素, 尽量实现小型化、简易化, 做到最贴合周围环境的特点, 是人们目前对人工湿地污水处理生态系统的研究发展方向。
在我国, 一方面废水排放量日益增加, 水污染问题日趋严重, 另一方面传统污水处理生态系统较人工湿地系统, 其工程投资高、耗能大、运行管理要求高, 而对于资金有限、技术力量薄弱的中小城市和乡镇, 无力拿出太多的资金用于污水处理厂的建设和运行, 而人工湿地作为一种天然的“污水处理厂”, 对于发展中国家具有更大的经济效益和环境效益。湿地系统能够使土地具有多重的作用, 也就是说在提供废水处理场所的同时也可以为野生动物提供良好的栖息地, 增加了生物多样性。在温室气体二氧化碳的固定上, 湿地系统如芦苇床系统比传统工艺具有更大的优势, 所以在收割芦苇的过程中能带走大量的碳, 能够有效地减少CO2的散发。芦苇床生态系统是以污水处理为目标, 经人工设计、建造的工程化的湿地系统利用自然生态系统中的生物作用来实现对污水的净化作用, 使水质得到不同程度的改善, 实现对废水的生态化处理。
人工湿地是一个综合的生态系统, 人们利用它的生态系统中物种共生、物质循环再生原理, 达到了良好的内部循环并具有显著的经济效益、生态效益和社会效益的特点, 达到了污水处理资源化的目标。该实用技术正在不断得到研究、应用和发展, 适合于我国国情, 尤其适合于广大农村、中小城镇的污水处理之中, 其在我国具有极其广阔的应用前景。此外, 有报告指出, 发达国家已经将重点转移到利用人工湿地处理特殊工业废水方面。相信利用人工湿地处理特殊工业废水是中国人工湿地未来发展的一个新特点和趋向。
如今, 人工湿地已被发达国家用来处理各种类型的废水, 对于像中国一样的发展中国家来说, 人工湿地技术的潜力更是巨大的, 在我国该项技术将会得到越来越广的应用。
注:本文受大连民族学院大学生创新创业训练项目和大学生太阳鸟项目资助。
参考文献
[1]崔玉波, 郭智倩, 刘颖慧等.剩余污泥生态稳定化研究[J].土木建筑与环境工程, 2011, 33 (4) :150-155.[1]崔玉波, 郭智倩, 刘颖慧等.剩余污泥生态稳定化研究[J].土木建筑与环境工程, 2011, 33 (4) :150-155.
[2]孙红杰, 崔玉波, 王芳等.芦苇床与干化床污泥脱水和稳定性能比较[J].安全与环境学报, 2011, 11 (6) :81-84.[2]孙红杰, 崔玉波, 王芳等.芦苇床与干化床污泥脱水和稳定性能比较[J].安全与环境学报, 2011, 11 (6) :81-84.
[3]崔玉波, 孙红杰, 王芳等.污泥干化芦苇床中积存污泥的氮磷变化规律[J].生态与农村环境学报, 2012, 28 (2) :192-195.[3]崔玉波, 孙红杰, 王芳等.污泥干化芦苇床中积存污泥的氮磷变化规律[J].生态与农村环境学报, 2012, 28 (2) :192-195.
人工湿地污水处理技术研究进展 篇5［摘要］文章对人工湿地污水处理技术国内外研究现状进行了概述，阐述了人工湿地污水处
理技术主要研究内容及进展，包括人工湿地对污染物的去除机理、去除效率研究，影响人工湿地处理效率的因素研究。根据人工湿地在污水处理中的研究和应用现状，指出了今后的研究 方向。
［关键词］人工湿地；污水处理；研究进展
［中图分类号］X52 ［文献标识码］C ［文章编号］1002－0624（2011）06－0052－03 湿地是地球上水陆生态系统中独特的、重要的生物生存环境和最富生物多样性的自然生态景观之一。它在抵御洪水、调节径流、改善气候、控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面具有非常重要的作用，被誉为“自然之肾”。国内外研究现状概述
1953 年，德国Max Planck 研究所的Dr.Kathe Seidel 博士在研究中发现芦苇能够去除污水中大量的有机和无机物质，随后开发出Max—Planck Institute Process 系统。1977 年由 Kickuth 提出了“根区法”(采用栽种芦苇的水平潜流湿地使有机物降解，硝化反硝化去除N，沉淀去除P)，标志着人工湿地污水处理机理的初步萌芽。与此同时，美国的国家空间技术实验室研究开发了“厌氧微生物和芦苇处理污水”复合系统。此后，人工湿地处理污水技术不断完善，并于20 世纪80，90 年代在欧洲、美国、加拿大、日本等地得到了广泛的应用。
按照工程设计和水体流态的差异，人工湿地污水处理系统可以分为表面流湿地、水平潜流湿地和垂直流湿地3 种主要类型，各类型在运行、控制等方面的诸多特征存在着一定的差异。其中，表面流湿地不需要砂砾等物质作填料，造价较低，但水力负荷较低，该类型在美国、加拿大、新西兰、瑞典等国有较多分布。水平潜流湿地的保湿性较好，对有机物和重金属等去除效果好，受季节影响小，目前在欧洲、日本应用较多。垂直流湿地综合了前两者的特点，但其建造要求较高，至今尚未广泛使用。早期的人工湿地主要用于处理城市生活污水或二级污水处理厂出水，目前已被国内外许多学者或工程技术人员，经过工艺改进或者与其他系统进行组合后用于农业面源污染、城市或公路径流等非点源污染的治理[2]。此外，最近发达国家已经将重点转移到利用人工湿地处理特殊工业废水方面。将人工湿地用于处理特殊工业废水，这是人工湿地未来发展的一个新特点和趋向[3]。
我国进行湿地处理系统研究较晚，在“七五”期间才开始了人工湿地研究工作，仍处于起步阶段。目前人工湿地的研究和应用正方兴未艾。继天津市环保所建成的我国第一个芦苇湿地工程之后，1989 年于北京昌平区、1990 年于深圳白泥坑等地建成了湿地处理系统示范工程，效果良好（BOD去除率90%，COD去除率80.47%，SS去除率93%）[4]。1990 年，国家环保局华南环保所与深圳东深供水局建立了人工湿地示范工程，处理规模为3 100m3/d，其出水达到了二级处
理水平。1999 年，漳州市天宝造纸厂因地制宜，利用荒废的低洼地建造小型水葫芦—水草人工湿地，进行厂外废水治理，处理后出水灌溉香蕉园，实现了废水不外排，具有农业生态特征的废水治理模式，为我国乡镇造纸企业废水治理提供了有益的参考。2002 年，日处理污水50 000 m3 的人工湿地污水处理厂在江苏泅洪县竣工,深圳市、沈阳市、上海市也在开展积极的设计、规划工作。研究内容
2.1 人工湿地污染物的去除机理
人工湿地污染物的去除机理研究仍处于起步阶段，人工湿地污水处理普遍认同的机理是硝化反硝化去除N，沉淀去除P 的概括性描述，进一步研究难度很大，因为涉及到生物、物理、化学等多个学科，而且难以从微观角度定量化。
去除机理主要包括微生物、植物、土壤对污染物的去除机理。人工湿地有机物降解的基础机制是微生物的硝化和反硝化活动，丰富的微生物资源为湿地污水处理系统提供了足够的分解者。湿地植物对氮的去除主要通过以下途径：氨的挥发作用、NH4+的阳离子交换作用、吸收、硝化和反硝化作用等。湿地植物对磷化物的处理除作为营养成分吸收外，还可以通过在苗床基质中的吸附、络合和沉淀反应来去除。湿地土壤对有毒物质的“净化”机理，主要是通过沉淀作用、吸附与吸收作用、离子交换作用、氧化还原作用和代谢分解作用等途径实现的。
2.2 人工湿地处理污水的效率
1）对有机物的去除效率。综合国内外有关学者对人工湿地净化城市污水的研究数据，在进水浓度较低的情况下，人工湿地对BOD5 的去除率可达85%～95%，对COD 的去除率可达80%，处理出水BOD5 的浓度在10 mg/L 左右，SS 小于20mg/L[5]。
2）对氮的去除效率。废水中的氮以无机氮和有机氮两种形式存在，无机氮可以被人工湿地中的植物吸收，合成植物蛋白质，植物的收割对湿地系统除氮有直接贡献，但这一部分氮仅占总氮量的8%～16%。微生物的硝化和反硝化作用在氮的去除中起着重要作用。目前人工湿地系统TN 去除率不高的主要原因是硝化-反硝化途径不畅通，提高氮的去除率最重要的是提高湿地系统中的硝化作用强度。还有研究发现，人为提高湿地中BOD与NO3-N 之比（如添加秸秆或甲醇），氮的去除率会大幅度提高，能从30%左右上升至80%～90%，原因是BOD∶NO3-N 的比值太低时不利于反硝化作用的进行，当比值上升到2.3 时，反硝化率达到最大值。
3)对磷的去除效率。在人工湿地中磷主要是通过基质的吸附、络合及与Ca，Al，Fe 和土壤颗粒的沉淀反应及泥炭累积，植物的吸收，微生物去除等作用而去除。据资料显示，人工湿地对各种类型污水中的TP 的去除率为47.0%～97.2%[6]。
2.3 影响人工湿地处理效率的因素
1）人工湿地的类型。人工湿地的类型不同对不同污染物的去除效率也有差异。水平潜流湿地对BOD，COD 等有机物和重金属的去除效果较好，垂直流湿地对氮、磷的去除效果较好，表面流型湿地的处理效果一般。但如果将表面流型与潜流型、表面流型与垂直流型结合起来的复合湿地，去污效率会进一步提高[7]。
2）湿地植物种类。一般来说，植物的生物量较大、根系比较发达、根系的输氧能力比较强的话，其净化能力就比较强[7]。其次，不同的植物对污染物的去除速率也不相同，日本学者对不同的植物去除氮和磷的速率进行了研究。
3）基质类型。一般来说，含有机质丰富的基质有助于吸附各种污染物；土壤基质的去污能力不如砾石基质[3]；含CaCO3较多的石灰石基质可以有效地去除磷，沸石-石灰石组合的基质可以有效地去除TN，TP [6]；煤渣-草炭基质对磷具有较强的吸附能力，在不种植湿地植物的情况下对TP 的去除率可达到77.6%～85.0%，可以作为垂直流人工湿地系统的特殊基质；花岗岩-粘性土壤基质能高效地去除污水中的磷，对TP 的去除能力可达90%[5]。
4）湿地中微生物种类和数量。废水中各类污染物的去除与湿地系统中生长的微生物种类和数量有关，相关系数的大小可以反映某一类微生物对某一类污染物的去除能力。不同微生物与BOD和COD 的去除率之间均有明显的相关性，说明人工湿地微生物系统对BOD 和COD 去除率的贡献；废水中NH4-N 的去除与硝化细菌和反硝化细菌都有明显的相关性，说明硝化和反硝化作用是人工湿地系统去除氮的主要方式；废水中磷的去除与湿地中的各类微生物均不具有明显的相关性，这说明微生物不是人工湿地系统中去除的磷主要因素；废水中总大肠杆菌的去除与放线菌和原生动物的数量有明显的相关性，这说明人工湿地系统中的放线菌和原生动物是去除大肠杆菌的主要作用者[6]。
5）环境因子的影响与管理措施。温度、水力停留时间、水力负荷、湿地的运行管理等均会对人工湿地的去污效果产生影响。水温在20～25 ℃时生物去污的效果最好，低于10 ℃时，处理效果会明显下降。因此，夏天的处理效果会好于冬天[9]。有研究表明，细菌的反硝化作用受温度影响，在10～30℃范围内，高温有利于反硝化。但温度高于30 ℃，则会对硝化反硝化过程产生抑制作用[7]。也有研究发现，当湿地运作一段时间（如3 年）后，去污效果基本不再受环境因子（如温度、污水流量等）影响。人工湿地污水处理技术研究展望
1）进一步加强人工湿地处理污水机理的研究。人工湿地处理污水的机理非常复杂，设计的范围也很广。目前，虽然有些机理研究已经得到初步的认可，但仍然存在很多问题需要进一步研究，如污水中的有机污染物、无机污染物、金属污染物的去除过程与机理；根际微生态系统的综合作用；有机物、无机化合物和金属离子在湿地系统内的相互作用及其对植物、微生物和土壤的影响等[9]。
2）人工湿地处理农村污水示范研究。人工湿地在解决我国农业面源污染和农村生活污水方面具有独特的优势，应加大人工湿地处理农村污水示范研究，探讨适合我国国情的农村污水处理方式，并通过集成示范，查找技术中存在的问题，为进一步大范围推广打下良好的基础，3）湿地系统优化运用研究。①加强湿地植物的筛选工作，选择一些耐污能力强，去污效果好的湿地植物，同时加强多种植物的合理搭配的研究。
②重点研究在提高人工湿地氧化硝化能力的同时如何提高其反硝化能力，解决硝态氮的高效去除问题。③填料的类型直接影响湿地系统的净化能力，尤其是对磷的去除。加强填料的筛选
和如何防止填料堵塞，是今后应该优先考虑的工作。结语
人工湿地系统是一个完整的人造生态系统，它形成了良好的生态循环，不仅具有较好的污水净化效果，而且具有较好的生态和经济效益。目前发达国家已用人工湿地处理各种类型的废水，发展中国家发展也应大力发展人工湿地技术，在我国该项技术将会得到越来越广的应用。
［参考文献］
［1］Hammer D A.Construsted wetlands for wastewater treatment ［M］.Michigan:Lewis Publishers inc.1989，05.［2］Li S R，Ding T，Wang S.Reed beds treatment form unicipalan dindustrial wastewater in Beijing［J］.Journal Institution Water Environ Manage，1995，9（6）：581-588.［3］Davies T H，Cottingham P D,Bavor H J，Mitchell D S.The use of constructed wetlands for treating industrial effluent［J］.Water Science and Technology，1994，29（4）：227-232.［4］GreenMB，Martin J R.Constructed reed beds clean up storm over flows on small waste water treatment works［J］.Water environed.1996，68（6）：1054-1060.［5］姜翠玲，崔广柏.湿地对农业非点源污染的去除效应［J］.农业环境保护，2004，21
人工湿地污水处理技术 篇6关键词：植物；人工湿地；生活污水；净化效果
中图分类号： X703 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0326-03
收稿日期：2013-08-09
基金资助：江苏省农村环境污染防治工程技术研究开发中心项目（编号：HJZX2012003）；江苏省南通市社会事业科技创新与示范项目（编号：HS2013034）。
作者简介：白晓龙（1980—），男，山东莒县人，博士研究生，讲师，从事水处理技术及环境化学教学与科研工作。E-mail：waitting2001@163.com。人工湿地是由基质、植物、微生物组成的通过物理、化学、生物作用对污水进行处理的人工生态系统。湿地植物是人工湿地的重要组成部分，湿地植物的筛选对湿地系统除污效果起着非常重要的作用[1]。目前，众多学者对人工湿地植物的筛选及除污机理等方面开展了深入细致的研究，筛选出诸如芦苇、菖蒲、美人蕉、水葫芦等一系列湿地植物[2-4]。湿地植物通过吸收、吸附、富集、拦截等方式实现污水处理[5-6]。湿地植物的筛选除了要考虑其污水处理能效外，还要综合考虑其地域性、环境适应性、经济性、生态安全性等[7]。本研究选取了马蹄莲、吊兰、鸢尾等3种植物，监测这几种植物对模拟生活污水中污染物的去除效果，旨在为选出合适的湿地植物提供参考。
1材料与方法
1.1试验装置
模拟人工湿地试验装置如图1所示，装置为PVC材质，直径为40 cm，高60 cm，该装置的底层铺设厚5 cm的碎石，中层铺设厚50 cm的沙子，上层铺设厚5 cm的土壤，装置底部有出水检测口。
1.2方法
将已长出幼苗的马蹄莲、吊兰、鸢尾分别移栽到試验装置中，密度均为8株/m2，每个装置设1个重复，稳定1周后，采用间歇进水方式进水，每次进水前将装置内污水排空，进水量为4 L/d，水力停留时间为1 d。试验周期约30 d，同时监测进、出水水质变化情况。采用重铬酸钾消解分光光度法检测化学需氧量（COD），采用过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法测定总磷含量（TP），采用纳氏试剂分光光度法测定氨氮（NH+4-N）含量。
2结果与分析
2.1不同湿地植物对COD的去除效果
人工湿地的显著特点之一是对有机污染物有较强的降解能力，污水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快被截留，进而为微生物所利用。污水中的可溶性有机物可通过植物根系生物膜的吸附、吸收作用及生物代谢降解过程而被分解去除[8]。由图2至图4可知，鸢尾、吊兰、马蹄莲3种植物对模拟生活污水COD的去除效果均较好，3种植物构成的模拟人工湿地系统对COD的净化过程基本相同。鸢尾系统出水COD值基本稳定在10 mg/L，吊兰、马蹄莲系统出水COD值均基本稳定在20～30 mg/L。鸢尾系统的净化效果最好，COD平均去除率达90.2%，其次是吊兰、马蹄莲，分别达87.8%、86.5%。
2.2不同湿地植物对NH+4-N的去除效果
氮元素是植物生长繁殖的必需元素之一，湿地植物在生长过程中通过根系从污水中吸收氮素，另外，湿地植物根系的输氧功能为湿地中的微生物提供了硝化环境条件，连同湿地基质间的反硝化环境条件，促进了污水脱氮反应的进行，从而去除污水中的氮[9]。由图5至图7可知，鸢尾、吊兰、马蹄莲3种植物模拟人工湿地系统对NH+4-N的去除率随着系统运行时间的增加而增加，系统运行后期鸢尾湿地系统出水NH+4-N 的浓度稳定在5 mg/L以下，鸢尾系统对NH+4-N的平均去除率达88.8%，吊兰、马蹄莲系统对NH+4-N的去除率分别达87.3%、85.3%。
2.3不同湿地植物对TP的去除效果
人工湿地对磷的去除方式包括化学吸附、物理过滤、层积物形成、微生物同化、植物吸收等[10]。有学者指出，湿地系统中基质对磷的去除速度最快，水生植物最慢[11]。有人认为，植物根际微环境以及植物与微生物的耦合作用对人工湿地除磷有重要作用[12]。植物床人工湿地对污水中磷的去除效果明显优于无植物的人工湿地[13-14]。由此可见，植物在人工湿地系统中对污水磷的去除有重要作用。由图8至图10可知，3种不同植物湿地模拟系统对TP的去除效果均较好，其中鸢尾湿地系统对TP的去除效果最好，平均去除率达90.4%，系统运行湿地系统后期出水TP浓度稳定在0.5 mg/L以下，其次是吊兰、马蹄莲湿地系统，平均去除率分别达88.6%、87.3%。
3结论
本研究表明，鸢尾、吊兰、马蹄莲3种不同植物人工湿地系统对模拟生活污水净化效果均较好。3种植物中对COD、NH+4-N、TP去除效果最好的是鸢尾，其次是吊兰、马蹄莲。在系统运行后期，鸢尾系统出水COD稳定在10mg/L左右，NH+4-N、TP的出水浓度分别稳定在5、0.5 mg/L以下，达到了GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。从环境适应性以及美化效果来看，3种植物均适宜在本区域栽培。
参考文献：
[1]吴树彪，董仁杰. 人工湿地污水处理应用与研究进展[J]. 水处理技术，2008，34（8）：5-9，21.
[2]张岩，李秀艳，徐亚同，等. 8种植物床人工湿地脱氮除磷的研究[J]. 环境污染与防治，2012，34（8）：49-52.
[3]奉小忧，宋永会，曾清如，等. 不同植物人工湿地净化效果及基质微生物状况差异分析[J]. 环境科学研究，2011，24（9）：1035-1041.
[4]谢云成. 三种人工湿地植物对城镇生活污水的处理[J]. 湖北农业科学，2011，50（22）：4586-4589.
[5]马安娜，张洪刚，洪剑明. 湿地植物在污水处理中的作用及机理[J]. 首都师范大学学报：自然科学版，2006，27（6）：57-63.
[6]汤显强，黄岁樑. 人工湿地去污机理及其国内外应用现状[J]. 水处理技术，2007，33（2）：9-13.
[7]何云晓，陈娟，艾明.农村污水治理中人工湿地植物系统的研究[J]. 江苏农业科学，2010（5）：498-500.
[8]李晓东，郎咸明，师晓春.不同人工湿地组合净化生活污水效果研究[J]. 环境保护与循环经济，2009，7（7）：24-25，38.
[9]何蓉，周琪，张军.表面流人工湿地处理生活污水的研究[J]. 生态环境，2004，13（2）：180-181.
[10]Seo D C，Cho J S，Lee H J，et al. Phosphorous retention capacity of filter media for estimating the longevity of constructed wetland[J]. Water Research，2005，39（11）：2445-2447.
[11]熊飞，李文朝，潘继征，等. 人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展[J]. 湿地科学，2005，3（3）：228-234.
[12]李晓东，孙铁珩，李海波，等. 人工湿地除磷研究进展[J]. 生态学报，2007，27（3）：1226-1232.
[13]李旭东，李广贺，张旭，等. 沸石床处理农田暴雨径流氮磷中试研究[J]. 环境污染治理技术与设备，2003，4（9）：22-26.
人工湿地污水处理技术 篇71 人工湿地技术分析
人工湿地技术指的是采用人工的方法控制或建造类似于天然湿地的地面, 并在湿地当中处理污泥以及污水的一种新型技术。人工湿地是一个复杂的净化系统, 可以将其分为五个部分, 即基质、水生植物、水体、动物以及微生物。基质主要由砾石、砂以及土壤等透水性物质构成, 水生植物主要指能够生存在厌氧基质以及饱和水当中的植物, 如浮萍以及凤眼莲等;人工湿地中的水体包括基质表面上以及表面下的流动水, 湿地动物包括脊椎动物以及无脊椎动物两种, 微生物则是指厌氧以及好氧两种微生物[2]。基质、水生植物以及微生物是影响湿地净化能力的主要因素, 在应用人工湿地的过程中应当引起高度重视。
2 人工湿地技术在污水处理中的应用分析
2.1 污水处理中人工湿地水生植物的应用
人工湿地当中的水生植物种类主要有三种, 即沉水植物、浮水植物以及漂浮植物。沉水植物包括水莎草以及芦苇等, 沉水植物具有根系发达以及适应能力强的优点, 能够有效吸收污水当中的钾元素、磷元素以及氮元素, 为了使沉水植物的净化作用得以充分发挥, 则可以栽种于潜流型湿地当中。浮水植物包括菱角以及凤眼莲等, 浮水植物的块茎以及根较为发达, 且具有较强的耐淤能力, 能够有效吸收污水中的磷元素, 因此可以净化水体。漂浮植物包括浮萍以及水葫芦等, 此类水生植物繁殖能力较强, 且能够在水环境较差的条件下生存。因此, 如污水中含有大量磷元素以及钾元素等营养成分, 则可以优先选择漂浮植物[3]。
2.2 污水处理中不同湿地类型的应用
人工湿地被分为三种不同的类型, 即垂直流、潜流以及表面流湿地。垂直流湿地是一种常见的人工湿地, 此类湿地系统能够保证湿地床与湿地水流之间实现有效接触, 同时还可以使水流温度保持稳定, 因此能够有效改善污水处理效果以及避免处理质量出现较大的波动;另一方面, 垂直流湿地的管理要求高, 如基建状况不好, 容易导致蚊蝇滋生等卫生问题。潜流湿地指的是利用湿地床中间部位净化污水的湿地, 当污水进入潜流湿地后, 湿地填料就能够很快吸附污染物, 从而保证了污水净化的高效性[4]。
此外, 潜流湿地当中的污水水位较深, 这就有效避免了水流温度受外界环境的影响, 从而有利于改善处理效果以及提高水质质量。从另一方面来看, 建设潜流湿地所需的投资较大, 在对污水进行处理的过程中应充分考虑投入问题。表面流入湿地与自然湿地有着许多相似之处, 污水进入湿地中后主要流经湿地床面;湿地植物根茎会拦截杂物, 并利用生物膜对杂物进行降解, 从而起到净化污水的作用。如在处理污水的过程中利用表面流入湿地, 能够减轻管理工作负担, 同时也可以节省投资;但从另一方面来看, 表面流入湿地的污水净化效果相对较差, 且容易产生卫生问题, 如当地气候条件不稳定, 则应谨慎考虑。
2.3 人工湿地技术应用实例分析
应用人工湿地技术处理某地的生活污水, 污水中含有大量有机物质以及无机盐类, 排放量约为350m3/d, 污染物的浓度如下:NH3-N (≤19mg/L) 、SS (250~450mg/L) 、BOD5 (150~250mg/L) , 经过污水处理后的设计指标如下:NH3-N (8mg/L) 、SS (20mg/L) 、BOD5 (20mg/L) 。经过考察以及可行性论证之后, 决定采用潜流湿地处理污水。人工湿地为砖混结构, 污水的停留时间为4d, 湿地能够承受的污染负荷为150kg BOD5/ha.od;表面积为1580m2, 坡底取值为0.75%, 水深为2.0m。在建设人工湿地时采用以下布水方式:在填料表层设置布水槽, 氧化塘当中的污水流出后可进入布水槽, 污水经过布水槽后可直接流向湿地床下部, 从而得以净化;湿地床当中的填料主要包括煤渣、沸石以及页岩等。为了增强湿地的净化效果, 栽种了大量根系发达以及耐水性较强的水生植物, 包括黑麦草、香蒲以及芦苇等, 栽种的植物不仅能够吸收污染物, 如磷元素以及氮元素等, 同时还具有良好的经济价值以及观赏价值。
栽种好植物之后, 采用科学的方法进行管理:第一, 尽量选择在春季种植, 以提高植物的成活率, 如在夏季或冬季种植, 则做好防晒以及防冻措施;第二, 为了保证栽种初期的水生植物能够尽快成活, 则对湿地中的水位进行科学控制, 确保根茎不断向湿地下方生长;第三, 种植好植物之后, 强化日常护理, 将枯枝败叶及时清除, 以避免湿地环境受到污染, 同时监测植物生长状况, 及时清除杂草。采用潜流湿地处理污水之后, 预期效果已基本达到, 水污染问题得以解决, 对周围的环境也起到了改善作用。
3 结语
采用人工湿地技术对污水进行处理, 不仅可以有效提高水资源的利用率, 而且还能够避免水污染, 因此应用前景十分广阔。为了改善自然环境, 则应积极探索人工湿地技术在污水处理中的应用方法, 并在实践工作中不断积累污水处理经验。
摘要：污水处理工作对于水资源保护以及环境保护的意义重大, 实践证明人工湿地能够有效处理污水。本文简要阐述了人工湿地技术的概念, 分析了污水处理中应用人工湿地技术的相关问题, 包括污水处理中人工湿地水生植物的应用, 对污水进行处理时不同湿地类型的应用;同时结合污水处理工程实例对具体的应用方法进行了分析, 以便能够为污水处理工作的改进以及人工湿地技术的推广提供参考。
关键词：污水处理,人工湿地,应用,技术
参考文献
[1]曾春霞.人工湿地技术在农村生活污水治理中的应用研究——以湖南省衡阳市为例[J].重庆三峡学院学报, 2011, 27 (1) :66-69.
人工湿地污水处理技术 篇8近年来,随着我国水体富营养化问题的日益突出和污水排放标准的日益紧缩,水质型缺水已经成为困扰和妨碍经济社会全面和可持续发展的主要问题。
当前污水处理领域中,活性污泥法因其技术成熟,运行稳定而成为目前污水处理中普遍采用的主流工艺。然而,在当前活性污泥处理系统中还存在着许多有待解决的问题,如池体占地面积大、电耗高、运行费用高、管理复杂,而且其对氮磷等营养元素的去除效果比较低。因此,单纯依靠传统的人工处理方法很难从根本上解决水污染问题,如何寻找更有效的污水处理工艺是目前及今后城市污水处理技术研究的重点和必然趋势,是我国水环境保护和水资源利用事业的当务之急。20世纪70年代末兴起的人工湿地处理技术为污水处理提供了一个新的思路。
人工湿地作为一种新型的污水处理技术具有众多优点:投资少、运行费用低、维护管理方便、处理效果好,抗冲击负荷,系统稳定等。
从近年来国内外的研究进展,特别是国内如火如荼的开发应用可以看出人工湿地作为一种经济有效的污水处理手段,必将成为我国污水处理的重要工艺而得到广泛应用[1]。
1 人工湿地的构成及其分类
1.1 人工湿地的定义
人工湿地是由已种植水生植物的浅池塘或渠道构成的人工废水处理系统,由基质、植物和微生物等部分构成,它主要依靠湿地基质、植物和微生物的物理、化学、生物协同作用来处理污水。
1.2 湿地构成
人工湿地由基质、植物和微生物等部分构成。
1.2.1 湿地基质
人工湿地中的基质由粘土、粗砂、砾石、细砾、沸石、碎石、碎陶片、炉渣等其中的一种或多种组合而成,基质种类往往根据所处理污水的不同及所采用湿地构建方式的不同而不同。
1.2.2 湿地植物
现有大部分研究都证实了湿地植物在湿地净化污水的过程中起着重要的作用,湿地中植物具有“营养盐清道夫”之称[2]。湿地植物的重要功能之一就是输送氧气至根部,从而在根区或根际形成一种好氧环境,这一环境能促进有机物质的分解和硝化细菌的生长,从而去除污水中的有机物及氮。湿地植物包括两类:漂浮植物和挺水植物,漂浮植物主要是水葫芦;挺水植物种类繁多,主要包括芦苇属、香蒲属、蕉草属等。
湿地植物在污水净化过程中起着十分重要的作用,因此选择合适的湿地植物十分重要。研究者多结合当地的气候特征和植被分布来选择最适宜的湿生植物[3,4]。选择湿地植物要注意几个原则[5]:
1)耐污能力和抗寒能力强;
2)最好选择本地植物;
3)根系发达,生物量大;
4)抗病虫害能力强;
5)最好有广泛用途或经济价值。
1.2.3 湿地微生物
微生物在湿地净化污水的过程中发挥重要作用,研究表明微生物在BOD5,COD以及氮等降解的过程中起着重要作用[6]。人工湿地中的微生物主要包括细菌、真菌和放线菌。其中,细菌在湿地微生物中数量最多,占基质微生物总数量的70%~90%。细菌里又常包括好氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫细菌和磷细菌等。
1.3 湿地分类
人工湿地按其水流方向的不同可以分为三类:表流人工湿地(SFW型)、潜流人工湿地(SSFW型)、垂直流人工湿地(VFM型)。
在表流人工湿地中,水位线在地面以上,植被种植在水里并没出水位线,污水通过基质表面,它对营养盐N,P的去除率偏低(10%~15%)[7]。这是因为N,P的去除过程主要发生在基质内,可是污水仅仅在基质表面流过。在潜流人工湿地中,水位低于地面,水流通过基质透到床底下,与表流人工湿地相比,污水通过基质,使污水与生长在基质表面的微生物充分接触,提高污染物的去除率;另一方面,污水在地表下流动,保温性及卫生条件较好,是目前应用较多的一种湿地处理系统。在垂直流人工湿地中,水流通过基质由上而下垂直流动,污水通过湿地后通过铺设在出水端底部的集水管而排出系统,目前此种系统因其对基建要求较高,因此应用较少。
2 人工湿地的去污机理
湿地是一个复杂的组合体,这个组合体中有植物(芦苇,水葫芦,凤眼莲等)、垃圾(主要是枯枝落叶)、无脊椎动物(主要是昆虫的幼虫和蠕虫)和众多的微生物(最主要的是细菌)。这个组合体能够提高污水的出水水质。人工湿地对污水的净化是通过物理、化学和生物三种作用来完成的。
2.1 对有机物的去除
人工湿地对有机物有较强的处理能力,简单的说,不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤等作用可以很快被截留而被微生物利用;可溶性有机物则通过植物根系的生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。资料表明:在进水浓度较低的条件下,人工湿地对BOD5的去除率可达85%~95%,对COD的去除率可达80%以上。
2.2 对氮的去除
人工湿地中的氮主要是通过微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收、氨的挥发以及基质的吸附和过滤等过程而去除。废水中有机氮在生物作用下转化成氨[8],氨在有氧环境中在硝化细菌作用下生成硝酸盐,在缺氧区,反硝化细菌利用污水中可生物降解的有机物为电子受体,将硝酸盐还原成氮气而释放,从而达到脱氮的目的。
2.3 对磷的去除
磷在湿地中的去除主要是靠植物吸收和填料吸附。湿地植物在生长的季节,可以将污水中的无机磷酸盐吸收利用,通过植物有规律的收割将磷去除。然而有学者指出通过植物收割从湿地系统中去除的磷是非常少的,因此湿地填料一直被公认为是湿地中磷的最终归宿[9],有研究表明沸石、砾石、土壤对磷酸盐的最大吸附量依次增大并依次相差一个数量级,因此所选择的基质直接影响到其所构建人工湿地的除磷效果。
2.4 对金属的去除
湿地中金属的去除主要是依靠沉淀—吸附作用。化学沉淀作用通过湿地的代谢而得到加强。湿地对金属的去除不被认为是重要的。
3 人工湿地的优缺点及其在我国的应用前景
3.1 人工湿地的优缺点
用人工湿地系统来处理污水既经济有效又有技术可行性。人工湿地系统具有众多优点:
1)与传统工艺相比,人工湿地系统的基建费用低;
2)运行管理费用低;
3)运行维护是周期性的而不是连续性的;
4)人工湿地能耐住较大的冲击负荷;
5)有利于水的回收利用。
虽然人工湿地具有众多优点,但是它有其自身的不足,在应用人工湿地时要结合当地的情况慎重选择。
1)占地面积大。
与传统工艺相比,湿地的占地面积大得多,因此只有在土地富余的地方才经济可用;
2)性能不是很稳定。
湿地对污水的去除效果会因环境(暴雨或干旱)的变化而变化,在污水质量必须满足严格的排放标准的情况下是不可用的;
3)植物的吸收能力有待进一步加强。
在田间条件下,部分营养物质会随着植物的死亡而很快返回到湿地系统中,P释放最常见[10,11]。
3.2 人工湿地在我国的应用前景
尽管人工湿地有众多的不足,但其在像我国这样的发展中国家的应用前景还是非常广阔的。首先,人工湿地污水处理系统是一种集环境效益、经济效益及社会效益为一体的污水处理方式。其投资和日常运行费用仅为常规二级污水处理厂的l/10~1/2和l/5~1/3,具有“一高三低一不”(即高效率、低投资、低运转费用、低维持费用和基本不耗电)的特点。我国现在处于社会主义初级阶段,经济还不发达,普及二级处理工艺及三级处理工艺对我国这样一个发展中国家来说是不太现实的,因此在某些情况下人工湿地是可适用的技术。其次,我国地域宽阔,一定程度上解决了人工湿地占地面积大这一致命缺点。
人工湿地污水处理技术 篇9人工湿地是为污水处理人为模拟自然湿地建造的一个自然系统,是人为地在有一定长宽比和地面坡度的洼地里将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质作为填床料,并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。通过生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实施对污水的净化作用。
2 人工湿地污水处理技术的技术原理
人工基质、水生植物和微生物是人工湿地的主要组成部分。人工基质为微生物的生长提供稳定的依附表面,为水生植物提供载体和营养物质,并通过一些物理和化学途径净化污水; 水生植物除直接吸收利用污水中的营养物质及吸附、富集一些有毒有害物质外,还有输送氧气到根区和维持水力传输的作用; 微生物的代谢作用是污水中有机污染物降解的主要机制。同时它们相互联系、互为因果,形成一个系统。废水可以在人工基质缝隙中流动或在床体的表面流动,并在床的表面种植具有污水处理机能好、成活率高、抗水性能强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物。当废水流经时,固体物被人工基质及植物根系阻拦截留,有机质通过生物膜的吸附、同化及异化作用而得以去除。因湿地植物根系对氧的传递释放,湿地床层及其周围对微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态,有利于硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用,达到去除氮和磷的效果,最后通过湿地基质的定期更换或植物收割使污染物质最终从系统中去除。一般的污水中不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用,可以很快地被截留而被微生物利用; 污水中可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程被分解去除。
3 城市建设中人工湿地污水处理技术应用的主要类型
3. 1 表流型污水处理技术的应用
以污水处理技术中表流型技术为核心的人工湿地被称为表流型人工湿地,在中小城市人工湿地建设中有着广泛应用。这一污水处理技术主要以气体氧化、水体沉淀、生物净化为主,通过缓慢的水体漫流实现对污水的处理。表流型污水处理技术的优势在于效率和成本,可以在中小城市的适应区域迅速实现。但是表流型污水处理技术也存在缺陷,一方面,受到季节影响大,夏季降雨、冬季冰冻对污水处理有着直接的影响; 另一方面,由于表流型污水处理技术对污水处理效果不彻底,一般需要铺设HDPE膜等防水材料,以起到保护地下水的功能,这使得表流型污水处理出现过大的维护资金压力。
3. 2 潜流型污水处理技术的应用
顾名思义潜流型污水处理技术就是利用水体在多空材料和空心介质中的潜流作用实现对污水的处理和净化。在潜流型人工湿地中往往用鹅卵石、砂石和碎石组成一个或多个潜流池,通过多空隙通道实现隔离与联通,在池中栽植各种益生性、功能性植物,进而做到对污水的深层次净化。潜流型污水处理技术的优势在于处理效果好,无大量蚊虫滋生,也没有恶臭气体放出,且污水处理的效率高。同时潜流型污水处理技术也存在建造造价高、维护费用多、气候影响显著等劣势。
3. 3 生态型人工湿地的应用
生态型人工湿地是将城市污水处理功能、城市环境工程统一在人工湿地建设这一大环境的系统性工程。由于人工湿地可以利用生物、化学、物理等一系列功能和作用,这使得人工湿地比传统污水处理厂的运行成本低50% ~ 70% ,并且还有广泛的生态效益,例如昆明市在洱海的改造过程中,加入生态型人工湿地工程建设,这使得洱海的生态系统进一步修复,不但避免了长期泛滥的藻类灾难,而且优化了整个洱海流域的环境和生态。
4 城市建设人工湿地过程中应该注意的问题
4. 1 规划和投入的问题
当前城市建设中人们已经看到了人工湿地的价值和功能,希望通过扩大人工湿地规划,加快人工湿地建设,但是这里存在着投入不足的先天性问题,这会影响到人工湿地建设速度,同时也会带来劣质和不合格人工湿地工程的出现,不但不能发挥人工湿地的功能,而且还造成市政建设严重的经济负担。因此,应该采用科学、高效的策略,合理规划人工湿地,确保人工湿地的投入,有步骤、有规划、有目的地建设好城市人工湿地精品工程。
4. 2 人工湿地淤塞的问题
人工湿地对污水有节流、阻滞、沉降的作用,长期运行或者是湿地水体流通不畅,会产生填料床面的污泥淤积和栓塞,这不但会影响人工湿地的运行效果,同时也会增加人工湿地的维护与管理费用。因此,要在人工湿地建设过程中发挥城市规划的职能,不但优化人工湿地的填料床结构,加速人工湿地中水体的流动速度,必要时进行人工湿地污水的处理和减排,预防人工湿地出现淤塞。
4. 3 人工湿地工程单一性问题
当前全国城市看到了人工湿地的优势和长处,特别在北方区域城市需要人工湿地完成水体净化、水资源保护、水生态重建等重要功能。但是在人工湿地兴建的热潮中出现工程“千篇一律”的现象,单一的模式和设计在人工湿地建设中普遍存在,导致人工湿地建设不能适应具体城市的具体要求。因此,在人工湿地建设过程中既要借鉴国内的先进理念和经验,同时也要做到人工湿地建设与自身城市建设的结合,要以城市发展作为出发点,构建起具有生命力、独特性的人工湿地工程。
5 结论
人工湿地建设过程中应该明确人工湿地的功能、机理和价值,要以城市发展和城市建设作为人工湿地建设的核心,要研讨人工湿地与城市发展的契合点,将人工湿地看作是一个可以发展、建设和重构的系统,进一步开发人工湿地在生态、环境、经济上的价值,更好地发挥人工湿地的综合性功能和作用,将人工湿地建设、城市发展整合为统一的整体,为城市生活、生产、生态的可持续发展提供生物资源和生态工程。
摘要：文章研究研讨了人工湿地污水处理技术的定义,分析了人工湿地污水处理技术的技术原理,提供了城市建设中人工湿地污水处理技术应用的主要类型,提出了城市建设人工湿地过程中应该注意的问题。
关键词：污水处理技术,城市建设,人工湿地,表流型,潜流型,生态型
参考文献
[1]徐光来,徐晓华.人工湿地污水处理技术的应用初探[J].云南地理环境研究,2006,18(3):44-48.
[2]梁继东,周启星,孙铁衍.人工湿地污水处理系统研究及性能改进分析[J].生态学杂志,2003,22(2):49-55.
[3]袁东海,景丽洁,张猛群,等.几种人工湿地基质净化磷素的机理[J].中国环境科学,2004,24(5):614-617.
[4]白晓慧,王宝珍,余敏,等.人工湿地污水处理技术及其发展应用[J].哈尔滨建筑大学学报,1999,32(6):88-92.
人工湿地废水处理技术的应用与前景 篇10关键词：人工湿地,废水处理,经济比较,应用,前景
由于人们生活、生产水平的提高, 向地表水排放的氮、磷物质逐日增多, 导致很多地表水产生富营养化, 使得水体中的生态平衡遭到破坏, 逐渐成为国内外水处理的重点研究课题。为了减少投资而又提高废水处理的效果, 人工湿地是一个比较好的选择。
1 人工湿地介绍
1.1 概念
对于湿地国际公认的定义为:不问其为天然或人工, 长久或暂时性的沼泽地、炭地或水域地带, 静止或流动, 淡水、半咸水、咸水体, 包括低潮时水深不超过6 m的水域。对于人工湿地的定义是:人工建造和监督控制的与沼泽类似的地面, 主要是在地面利用土壤与填料, 在土壤表面种植生命力强、能够有效吸收废水中有机物的植物, 通过填料的过滤使得废水处理达到排放标准。
1.2 分类[1]
根据水流在人工湿地表面的流动可以分为以下三类:
1) 表面流湿地。
废水主要在人工湿地的表面流动, 利用生长在土壤表面的植物对废水中的有机物进行吸收。尽管表面湿地的处理水量比较大, 但效果较差, 且由于废水暴露在空气中, 容易产生恶臭, 对周围环境影响较大, 还容易受气温的影响。
2) 潜流湿地。
废水在地表以下渗流, 主要利用植物的根系以及填料来截留水中的有机物质, 同时对附着在其上的微生物对有机物进行处理。由于废水在地表以下渗流, 不容易受到气温的影响, 所以适用范围比较广。
3) 立式流湿地。
立式流湿地主要是综合表面流湿地和潜流湿地, 废水在地表和地表以下同时运行。投资较高, 但是其表面负荷也比较高, 因此对于一些处理量较大的废水选择较多。
2 人工湿地废水处理技术与其他废水处理技术的经济比较
2.1 不同处理工艺的处理效果以及经济比较
通过表1可以看出, 人工湿地处理工艺投资低、运行过程中的投入相对其他处理工艺大大减少, 最终的处理成本非常低。同时处理的效果也与其他工艺基本相同, 唯一的不足之处就是占地面积较大。
2.2 人工湿地与其他污水处理厂的经济比较
通过表2在实际运行过程中可以看出, 人工湿地污水处理厂的投资少, 运行费用较低, 与表1的结论一致。更加肯定了人工湿地在经济方面是非常低廉的。
3 人工湿地废水处理技术的国内外应用
3.1 国外发展状况
1974年人工湿地首次在西德建造。瑞典1994年在Wittgren建立了一座6500PE, 占地22 hm2的自由表面流湿地。自由湿地在北美洲发展比较迅速, 共有200多座, 因为其中有很大一部分都是自然湿地经过改造成为人工湿地。在欧洲, 多采用地下潜流人工湿地系统, 其中丹麦、德国、英国等国家至少有200个系统在运行[4,5,6]。
3.2 我国发展状况
1990年我国第一个人工湿地处理工程——白泥坑人工湿地处理系统建成。运行状况良好, 除了氨氮效果不明显外, 其他指标均能达到国家二级排放标准。内蒙古自治区赤峰市宁城污水处理厂对于人工湿地污水处理技术的研究项目, 在1997年6月通过国家建设部科技司主持的技术鉴定, 在1998年6月开始推广[7,8]。
4 结语
人工湿地用于废水处理已经在国内外普遍运用, 通过实际的运行管理, 其具有投资少, 环境影响较小, 处理效果明显等特点。在进水浓度较低的条件下, 人工湿地对BOD5的去除率可达85%～95%, COD去除率可达80%以上, 处理出水中BOD5的浓度在10 mg/L左右, SS小于20 mg/L[9]。与传统的废水处理工艺比较, 人工湿地处理技术在经济投资以及环境影响方面都具有很大的优势, 因此在我国农村以及中小城市中有很大的发展潜力。
参考文献
[1]王薇.人工湿地污水处理工艺与设计[J].城市环境与城市生态, 2001 (1) :59-60.
[2]沈耀良.废水生物处理新技术理论与应用[M].北京:中国环境科学出版社, 1999:265-292.
[3]王薇, 俞燕, 王世和.人工湿地污水处理工艺与设计[J].城市环境与城市生态, 2001, 14 (1) :59-62.
[4]A.Heritage, P Pistillo, K.P.Sharma, et al.Treatment of pri-mary-settled urban sewage in pilot-scale vertical flow wetlandfilters:Comparison of four emergent macrophysics species overa 12 month period[J].Water Science and Technology, 1995, 32 (3) :295-304.
[5]Bonomo L., Pastorell G., Zambon N.Advantages and limita-tion of duck-wead-based wastewater treatment systems[J].Water Science and Technology, 1997, 35 (5) :239-246.
[6]Knight, R, L, Ruble, R.W, Kadlec, R.H.and Reed, S.Wet-lands for wastewater treatment performance database in Mosh-iri, G.A. (ed.) Constructed wetlands for water quality im-provement[J].Lewis Publishers, Boca.Raton, 2002 (2) :11-12.
[7]曹向东, 王宝贞, 刘鸿亮.强化塘——人工湿地复合生态塘系统中氮和磷的去除规律[J].环境科学研究, 2000, 13 (2) :15-19.
[8]吴振斌, 梁威, 邱东茹.复合垂直流构建湿地基质酶活性与污水净化效果[J].生态学报, 2002, 22 (1) :1012-1117.
本文来自 360文秘网()，转载请保留网址和出处
【人工湿地污水处理技术】相关文章：
浅析人工湿地系统污水处理技术09-10
特别分析我国人工湿地污水处理技术05-26
我国人工湿地污水处理技术现状分析04-24
人工湿地污水处理论文04-21
人工湿地污水处理案例02-09
人工湿地污水处理工程02-09
人工湿地的污水处理论文04-21
人工湿地技术01-07
人工湿地的污水处理论文提纲11-15
人工湿地工艺处理垃圾渗滤液04-09
