從水利系統工程對人工濕地系統應用進行探討分析

【摘要】本文針對城市水域污染問題，結合深圳洪湖被污染水域的治理效果，探討分析了人工濕地處理系統應用在水域治理中的可行性。

【關鍵詞】人工濕地系統；應用；分析

隨著中國城市經濟的發展迅速，越來越多的城市以及城市周邊水域被超標排放的工業污染廢水以及生活廢水所污染，很多景觀河流河涌河流已經出現了水黑水臭等現象，這不僅嚴重影響了市容市貌、環境衛生，對人類生活活動也已經產生了嚴重的影響。隨著各地區政府的干預和相關部門的不斷治理，現已經發現并實驗出一套比較有效的系統——人工濕地處理系統。尤其是我國南方地區已經建成并成功運行的多套濕地系統已經證實了此種系統的有效性。如位于深圳的洪湖公園、成都的活水公園、上海的高新農業區和武漢二龍廟污水處等。

1、人工濕地的含義

人工濕地是在人工填料上種植特定濕地植物，從而建立起一個人工濕地生態系統，來達到水分涵養、水質凈化、氣候調節的目的的一種生態工程方法。20世紀70年代末，它就已經被運用于水質治理方面，通過選擇特定的地形和位置，人造濕地也可以模擬出自然濕地的結構和功能。

2、人工濕地的機理和流程

人工濕地對污水的凈化流程相當復雜，簡單的來說，人工濕地系統是通過物理、化學和生化反應的協同作用來凈化污水的。構成濕地系統的4個基本要素是：水體、基質、水生植物濕生植物還有微生物。根據被處理物的不同，濕地系統去除污染物質的機理又可大致分為以下幾種：利用好氧呼吸和缺氧、厭氧作用除掉有機物；通過植物的吸收以及生物轉化作用來脫氮；基質沉淀作用、微生物固化作用來除去磷元素；利用基質沉淀吸附作用來除掉重金屬。

3、人工濕地的優點

人工濕地屬于一種生態治理污水的方法，因消耗的能源較低，所以作為一種人工構建物而被廣泛用于生態環境的人工治理中。通過對大量實驗效果的分析和長期研究結果顯示其優點為：耗能低、維護保養費用低、施工操作簡單、環保無二次污染、對周遭環境友善等。

經研究人員對深圳洪湖公園污水處理濕地的對比分析和調查研究，洪湖公園水質為周邊居民生活污水污染，大量的污水排入河道使水質污染嚴重，其中BOD，TN、TP等較高，為了治理污水和美化周邊環境，人工濕地系統被投入使用，監測顯示濕地系統對水質污染的改善有著顯著的效果，所以說人工濕地是一種成本低，回報高，經濟環保的水質處理工藝。

4、人工濕地的系統結構

人工濕地處理系統可分為：自由水面人工處理系統、水平替流濕地處理系統和垂直水流型人工濕地處理系統。有研究表明垂直水流型人工濕地和水平替流型人工濕地都在污水處理中表現出了較高的脫氮能力，其中深圳洪湖公園人工濕地采用了垂直水流型人工濕地處理系統，其植物池采用上沙下碎石結構，池中水流方向為上/下流，由兩室將其串聯起來，進水在第一室的表面布水后垂直向下，水流至池底的碎石層后由第一室流進第二室，進入第二室后垂直向上由表面出水。結構圖如圖2

5、人工濕地的治理效果

人工濕地對于污水凈化效果顯著，尤其是針對氨氮磷的去除率很高。而污水中的氨氮又可直接被植物吸取，轉化為其需要的有機氮；同樣污水中的無機磷則又經過植物的吸收和同化作用轉變為植物自身的ATP、DNA、PNA等有機成分，最后通過將植物收割達到除去的目的；最后污水中的有機氮則由系統中的微生物降解達到去除的目的。大多數用于人工濕地的植物都具備生長快、吸收能力強，數量龐大等特點，從而成為了去除污水中氮磷等物質的有效，快速，廉價，便捷的有力工具。

例如，巴西皮拉西卡巴的Engenho濕地，其植物去除硝酸鹽、磷、銨的去除率可分別達到78%、93%和50%。Chesecheir等通過研究證實人工濕地可以去除總氮79%、總磷81%、硝酸鹽氮82%。濕地中的香蒲每公頃每年可吸收鉀4570kg、氮2630kg、磷403kg。Rosenberg等估算如果如果進入波羅的海的氮每減少1kg，通過城市中污水處理設施處理掉廢水中75%的氮需要15.6-31.2美元；用農業補救措施需1.9-53.4美元；而利用沿海濕地卻只需0.6美元。其中的數值差異已經能明確證實濕地花費非常少且簡單有效。

結語：

人工濕地處理系統是一種新型的生態污水處理系統，它不再局限于以往的污水處理廠只能建設于城郊等人口不密集地區，同時兼美觀和提高空間利用率于一身，大大減少了地理空間的浪費并且美化了城鎮居民的周邊環境。尤其是針對于城市周邊及農村等市政設施落后、污水管網還不完善、污水得不到及時處理的地域，采用人工濕地污水處理系統將顯示出其極大的優越性。雖然人工濕地系統現在還其存在一些問題如系統維護和增加單位面積污染物負荷能力等不足還需要進一步的研究，但隨著人工濕地技術的不斷發展與成熟，必將被更廣泛的運用于更多水域的美化與治理之中.

參考文獻：

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