淺析人工濕地在污水處理中的設(shè)計(jì)

劉 濤，張 晗

（國(guó)家林業(yè)局西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，陜西 西安710048）

1 引言

在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，水資源的污染日益嚴(yán)重，給我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活帶了很大的困擾。針對(duì)這一現(xiàn)狀，必須提高污水處理技術(shù)工藝，人工濕地可以對(duì)污染進(jìn)行不斷的凈化，因?yàn)樗哂羞@獨(dú)一無(wú)二的凈化功能，同時(shí)人工濕地技術(shù)對(duì)資金要求不高、在處理污水過程中表現(xiàn)也十分穩(wěn)定，通過生物技術(shù)的綜合運(yùn)用能夠有效地對(duì)污水進(jìn)行處理，因此，得到人們?cè)絹?lái)越多的青睞。當(dāng)前在污水處理工藝中人工濕地技術(shù)的應(yīng)用起著重要的作用，這也是本文研究的出發(fā)點(diǎn)。

2 人工濕地污水處理技術(shù)分析

2.1 人工濕地污水處理技術(shù)的發(fā)展

德國(guó)科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了蘆葦可以去除水中的污染物，隨后通過一系列的實(shí)驗(yàn)得出詳細(xì)的數(shù)據(jù)對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行分析。后來(lái)陸陸續(xù)續(xù)有研究人員對(duì)這種現(xiàn)象繼續(xù)進(jìn)行分析，得出了更多的理論數(shù)據(jù)，同時(shí)讓這種技術(shù)得到了發(fā)展。人工濕地處理污水的這一技術(shù)隨著時(shí)間的不斷推進(jìn)，在污水處理的技術(shù)上，越來(lái)越得到人們的關(guān)注。目前人工濕地污水處理技術(shù)研究者在它的運(yùn)用上意見初步地達(dá)到了統(tǒng)一，就是人工濕地通過物理、化學(xué)和生物的處理方法來(lái)達(dá)到處理污水凈化凈化水質(zhì)的目的。

2.2 人工濕地的植物類型

人工濕地污水處理系統(tǒng)中最主要的植物當(dāng)屬水生類植物，種植這類植物成本也較低，對(duì)于水中污染物的去除能力很強(qiáng)，同時(shí)還能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值。

2.2.1 漂浮植物

漂浮植物常用的有：水葫蘆、浮萍、水芹菜等。科學(xué)家對(duì)這類植物進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)它們具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①生命力強(qiáng)，因?yàn)樗母毢馨l(fā)達(dá)，所以對(duì)于周圍的環(huán)境有很好的適應(yīng)性；②這類植物總量很大，有快速生長(zhǎng)能力；③生育周期短，不會(huì)長(zhǎng)時(shí)期對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生影響，這種植物對(duì)與氮元素的要求很高，所以對(duì)水中富營(yíng)養(yǎng)化的氮能夠很好的吸收。在為人工濕地的植物選取時(shí)，要考慮植物本身的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：①人工濕地系統(tǒng)中，對(duì)水中的污染物的去除是要靠植物的根莖，進(jìn)行吸收的，因此，一定要選生物量大、根莖發(fā)達(dá)、年生育周期多和吸收能力好的植物；②根據(jù)植物的不同季節(jié)的生長(zhǎng)情況不同，可以合理地對(duì)植物進(jìn)行搭配，避免因?yàn)橹参锲贩N選擇搭配單一而出現(xiàn)季節(jié)性的功能失調(diào)的狀況出現(xiàn)。

2.2.2 根莖、球莖及種子植物

這類植物主要包括荷花、馬蹄蓮、荸薺、芋、菱角等。它們具有很強(qiáng)壯的地下根莖或塊根，基本上是季節(jié)性休眠植物類型，正常情況下都是冬季枯萎，夏季生長(zhǎng)狀況最好，這種植物具有以下特點(diǎn)：①對(duì)淤泥的環(huán)境狀況適應(yīng)能力強(qiáng)，適宜生長(zhǎng)在淤土層深厚肥沃的地方，生長(zhǎng)離不開土壤，可以很好地生活在污泥情況比較嚴(yán)重的環(huán)境下；②具有發(fā)達(dá)的地下塊根或塊莖，其根莖的生長(zhǎng)對(duì)P元素的需求較多，因此這類植物可以很好地去除污水中P元素；③果類植物，其果實(shí)的形成和生長(zhǎng)成熟都是需要大量的P和K 元素。

對(duì)于這類植物的特點(diǎn)，在進(jìn)行人工濕地植物選取搭配時(shí)應(yīng)予以充分考慮：①首先針對(duì)這類植物的特點(diǎn)，一般運(yùn)用于表面流人工濕地系統(tǒng)和濕地的穩(wěn)定系統(tǒng)；②利用這些植物的生長(zhǎng)（主要是塊根、球莖和果實(shí)的生長(zhǎng)）需要大量的P、K 元素的特性，將其作為P去除的優(yōu)勢(shì)植物應(yīng)用，以提高對(duì)污水中P的去除。

2.2.3 挺水草本植物類型

這類植物包括蘆葦、香蒲、水蔥、水莎草、紙莎草等，是人工濕地栽種植物的最佳選擇的一類植物。這些植物的共同特性在于：①適應(yīng)能力強(qiáng)，或?yàn)楸就羶?yōu)勢(shì)品種；②根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)量大，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并存，對(duì)N和P、K 的吸收都比較豐富；③能在無(wú)土的環(huán)境中繼續(xù)生長(zhǎng)。

2.3 人工濕地植物的種植與管理

人工濕地的植物種植一般在春季或者秋季進(jìn)行，管理及日常維護(hù)，主要注意以下幾個(gè)方面。

2.3.1 植物栽種初期的管理

人工濕地植物栽種初期的管理首先是要保證它有較高的存活率，濕地植物栽種的最佳時(shí)節(jié)是春季，這種季節(jié)，溫度合適，水源充足，植物容易成活。如冬季種植則應(yīng)做好防凍措施，如在夏季應(yīng)做好遮陽(yáng)防曬。要根據(jù)實(shí)際情況采取措施確保栽種的植物能成活。

2.3.2 控水

為了讓人工濕地的植物根莖更好地向下生長(zhǎng)，要對(duì)濕地的水位做好隨時(shí)的調(diào)控工作，促使植物根莖向下生長(zhǎng)。

2.3.3 及時(shí)收割植物

人工濕地的植物生長(zhǎng)時(shí)間比較快，不同的植物在不同的季節(jié)，在其生長(zhǎng)茂盛、成熟后應(yīng)對(duì)植物進(jìn)行及時(shí)收割，同時(shí)對(duì)收割下來(lái)的進(jìn)行合理處理和利用，避免造成其他污染或是避免落下的植物枝葉對(duì)濕地產(chǎn)生負(fù)荷。

2.3.4 做好日常護(hù)理

濕地內(nèi)的雜草應(yīng)及時(shí)做好清除工作，避免對(duì)濕地的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，防止腐爛等污染，如果遇見暴雨產(chǎn)生積水的情況，要注意對(duì)濕地進(jìn)行水疏通，避免植物死亡。

2.3.5 冬季對(duì)植物的處理

對(duì)于不耐寒的植物，要做好防寒工作，避免寒冬降臨對(duì)濕地的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，降低或是喪失去污能力。

人工濕地的栽種，要根據(jù)季節(jié)和植物的生長(zhǎng)周期進(jìn)行合理地選擇搭配，要讓植物在最短的時(shí)間內(nèi)，增長(zhǎng)最大化，覆蓋面積最大化，只有這樣才能達(dá)到最佳的去污效果。人工濕地的管理工作還包括維護(hù)濕地系統(tǒng)內(nèi)的生物多樣性，只有這樣對(duì)污水的處理效果才是最理想的。

2.4 濕地中的微生物

微生物在濕地對(duì)于凈化水中污染物有很重要的作用，科學(xué)表明微生物在BOD5、COD 以及氮等降解的過程中起著重要作用。人工濕地中的微生物主要包括細(xì)菌、真菌和放線菌。其中，細(xì)菌在濕地微生物中數(shù)量最多，占基質(zhì)微生物總數(shù)量的70%～90%。

3 人工濕地污水處理技術(shù)的基本類型

將人工濕地污水處理技術(shù)按照工程設(shè)計(jì)和水體狀況進(jìn)行分類，人工濕地污水處理技術(shù)總的來(lái)說可以分為3種。第一是表面流濕地，這種濕地是不需要砂礫等物質(zhì)來(lái)作為填料的。因此它的成本十分的低，但是這種濕地由于沒有填料所以不能夠承受住很大的負(fù)荷。第二是水平潛流濕地，這種濕地可以有效的去除水質(zhì)中的污染物，對(duì)凈化水體來(lái)說是最好的濕地，這種濕地受周圍環(huán)境影響也是比較小的，在任何季節(jié)都可以進(jìn)行使用。第三是垂直流濕地，這種濕地的效果是最好的，幾乎將前面兩種濕地的優(yōu)點(diǎn)都結(jié)合進(jìn)來(lái)，但是它有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是成本太高，因此還沒有被廣泛的使用。

3.1 人工濕地的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：投資成本少，處理效果好，對(duì)污染物的緩沖容量大，操作簡(jiǎn)單，組合多樣性、針對(duì)性，獨(dú)特的綠化環(huán)境功能等。缺點(diǎn)：容易受到氣候的影響，占地面積大，容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象

3.2 人工濕地構(gòu)造與工程設(shè)計(jì)

3.2.1 人工濕地的構(gòu)造

經(jīng)過理論研究和實(shí)驗(yàn)證明，人工濕地底床的長(zhǎng)度選在20～50m 之間，同時(shí)要滿足長(zhǎng)寬比例在3∶1以下，如果濕地底床的長(zhǎng)度不夠，那么形成的濕地處理面積不大，達(dá)不到理想的污水處理效果，如果長(zhǎng)度過大，較大面積的底床會(huì)導(dǎo)致水停滯情況，會(huì)讓污染物在時(shí)間的推移下，沉降到底部，底床如果面積太大的話，植物生產(chǎn)中所需要的水分會(huì)更多，有時(shí)會(huì)很難得到保證。因此，在設(shè)計(jì)中人工濕地的底床構(gòu)造要科學(xué)合理，要結(jié)合污水處理的目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算。

3.2.2 人工濕地對(duì)給水的要求

人工濕地的處理污水效果與水力停留時(shí)間有著直接性關(guān)系，如果時(shí)間設(shè)定不夠，對(duì)污水的處理效果將不是很理想，特別是對(duì)污水中氮和磷的處理，但是設(shè)定時(shí)間過長(zhǎng)將會(huì)導(dǎo)致污水中的污染物在人工濕地中的滯留，這樣就會(huì)讓處理效果產(chǎn)生逆反。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要注意到污水的量，濃度，污水中的污染物和人工濕地對(duì)污水的處理能力。

3.2.3 防滲漏的設(shè)計(jì)

人工濕地處理的污水如果滲漏到地下，將會(huì)對(duì)周圍的土壤和底下水資源產(chǎn)生污染影響，因此在人工濕地的技術(shù)工藝上要注重防滲漏的技術(shù)要求，通過人們的不斷研究和時(shí)間，得出了較多的防滲漏的技術(shù)措施。例如塑料薄膜防滲，水泥砂漿或混凝土防滲，黏土防滲等。

4 結(jié)語(yǔ)

建設(shè)人工濕處理污水的現(xiàn)象已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的一個(gè)熱點(diǎn)問題，人工濕地處理污水的這一項(xiàng)技術(shù)不僅僅可以很好地處理污水，還能很好地為人們的生活服務(wù)。相對(duì)于以前的污水處理技術(shù)，人工濕地處理污水的這項(xiàng)技術(shù)不僅僅在效果上明顯提高，而且更加地經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。人工濕地處理污水技術(shù)是以物理化學(xué)和生物技術(shù)作為基礎(chǔ)的一種減輕環(huán)境污染的一種經(jīng)濟(jì)實(shí)效的綜合方法，人工濕地處理污水在處理污染較輕、水量不大的污水時(shí)具有十分顯著的效果，我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)建立了很多的人工濕地并運(yùn)用在了污水處理技術(shù)當(dāng)中了，效果比較不錯(cuò)，不過這種技術(shù)研究和應(yīng)用目前還是有很大的缺點(diǎn)和不足有待提高，這樣就需要研究者在這上面花更多的心血和精力，讓這項(xiàng)技術(shù)得到提高和完善，為污水處理提供最理想的技術(shù)支持，給我們一個(gè)更加美好的生活環(huán)境。

［1］王瑞祥.人工濕地在污水處理中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（11）.

［2］薛 慧.人工系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2013.

［3］陳小玉，蔣群科.淺談人工濕地在污水處理中的應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)科技，2014（5）.