人工濕地污水處理技術(shù)及其在我國的應(yīng)用

林義芳

摘 要：人工濕地是一種新型污水處理技術(shù)，具備能耗低、高效與自然界和諧等特征，目前已成為污水處理中的主要應(yīng)用技術(shù)。此背景下，文章首先分析了人工濕地的類型，其次對人工濕地去污原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，最后研究了人工濕地污水處理技術(shù)在我國的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：人工；濕地污水；處理技術(shù)；應(yīng)用

1 人工濕地的類型

表流人工濕地（SFW型）、潛流人工濕地（SSFW型）、垂直流人工濕地（VFM型）。在表流人工濕地中，水位線在地面以上，植被種植在水里并沒出水位線，污水通過基質(zhì)表面，其對營養(yǎng)鹽N，P的去除率偏低（10%～15%），這是因?yàn)镹，P的去除過程主要發(fā)生在基質(zhì)內(nèi)，可是污水僅僅在基質(zhì)表面流過。在潛流人工濕地中，水位低于地面，水流通過基質(zhì)透到床底下，與表流人工濕地相比，污水通過基質(zhì)，使污水與生長在基質(zhì)表面的微生物充分接觸，提高污染物的去除率；另一方面，污水在地表下流動(dòng)，保溫性及衛(wèi)生條件較好，是目前應(yīng)用較多的一種濕地處理系統(tǒng)。在垂直流人工濕地中，水流通過基質(zhì)由上而下垂直流動(dòng)，污水通過濕地后通過鋪設(shè)在出水端底部的集水管而排出系統(tǒng)，目前此種系統(tǒng)因其對基建要求較高，因此應(yīng)用較少。

2 人工濕地去污原理分析

2.1 人工濕地凈化污水的原理

人工濕地的工藝原理是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。這種濕地系統(tǒng)是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折流動(dòng)，或在床體表面流動(dòng)。在不同材質(zhì)、不同粒徑配比的基質(zhì)填料上種植特定的處理性能好、成活率高的凈水植物，形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境，對污染水進(jìn)行處理，從而成為人工建造的、可控制的、工程化的濕地生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)污水通過濕地系統(tǒng)時(shí)，其中的污染物質(zhì)通過沉積、過濾、吸附和分解等作用得到凈化。

2.2 人工濕地污水處理技術(shù)的去污機(jī)理

2.2.1 對COD和BOD的去除機(jī)理。潛流型人工濕地最為顯著的特征即為其對有機(jī)污染物具備相對強(qiáng)的降解能力。對于可溶性有機(jī)物，其能夠通過植物根系中生物膜的吸收與代謝作用進(jìn)行分解；對于不可溶有機(jī)物，其還能夠通過濕地的沉積與過濾實(shí)現(xiàn)截留，從而被微生物利用。

2.2.2 對氮的去除機(jī)理。人工濕地主要是利用植物的吸附功能與離子的交換作用，特別是微生物的硝化功效與反硝化作用，以達(dá)到去除氮的目的。在濕地中，植物可經(jīng)過氧氣組織向根區(qū)輸送氧氣，在濕地內(nèi)部產(chǎn)生連續(xù)的缺氧、好氧、厭氧狀態(tài)，形成諸多串聯(lián)的或者是并聯(lián)的“A/A/O”處理單元，硝化與反硝化操作可同時(shí)進(jìn)行，且還可有效降解復(fù)雜的有機(jī)物。

2.2.3 磷的去除機(jī)理。人工濕地對于磷的去除是在植物吸收、微生物去除、填料床的物理化學(xué)等的協(xié)同作用下完成的，其中，機(jī)制吸附與化學(xué)沉淀發(fā)揮主要作用。濕地土壤中磷的去除受到氧化還原電位（ORP）、pH值、Fe、Al、ca礦物、有機(jī)質(zhì)以及土壤中磷本底值等因素的影響。污水中的可溶性磷酸鹽能夠通過植物的吸收、同化作用，合成ATP、DNA、RNA等有機(jī)成分，然后通過植物的收割去除系統(tǒng)中的磷。

2.2.4 重金屬的去除機(jī)理。人工濕地主要是通過植物的吸收、微生物的富集、基質(zhì)的吸附沉淀、金屬離子與硫形成的硫化物沉淀，實(shí)現(xiàn)重金屬的去除。在實(shí)際操作過程中，需要對人工濕地設(shè)置必要的前處理與后處理設(shè)施，以形成人工濕地污水處理系統(tǒng)。

3 人工濕地污水處理技術(shù)在我國的應(yīng)用

3.1 人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1.1 人工濕地污水處理系統(tǒng)的工程建造成本相對低廉，設(shè)備的維護(hù)工作也較簡單，其建設(shè)成本與運(yùn)營成本僅占據(jù)普通污水處理廠的10%，可大面積的推廣使用，獲得的經(jīng)濟(jì)效益也較為可觀。

3.1.2 人工濕地污水處理系統(tǒng)，一般由人工基質(zhì)與水生植物共同構(gòu)成，其中，人工基質(zhì)的選擇范圍相對較大，土壤、細(xì)沙等均可作為填料使用，填料組成的不同，基質(zhì)的凈污能力也會(huì)存在較大的差異，對此，可依據(jù)污染物的種類、性質(zhì)選用適宜的填料組合，針對性處理污水。水生植物的種類往往較多，燈芯草、茭白等均為較為常見的挺水植物，其對氮、磷、無機(jī)物等污染物的凈化能力也存在一定的差異，可通過合理選用水生植物的方式來提升污水的凈化能力。

3.1.3 如果進(jìn)水濃度相對較低，人工濕地污水處理系統(tǒng)對COD的去除率可超過80%，對氮的去除率超過65%，對磷的去除率可超過90%。同時(shí)，其對于其他農(nóng)藥類、重金屬類的去除率一般超過90%，由此可知，相比于傳統(tǒng)的污水處理工藝，人工濕地污水處理系統(tǒng)的去污能力更高。

3.2 人工濕地污水處理技術(shù)的不足

由上述分析可知，人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢，但由于其特殊的污水處理機(jī)制，極容易受到氣候變化的影響，例如：冬季的寒冷環(huán)境不利于美人蕉等熱帶水生植物的正常生長，在一定程度上限制了其污水處理功能。

人工濕地污水處理系統(tǒng)的去污往往依靠自身的本體系統(tǒng)完成，人工干預(yù)存在一定的限制，隨著時(shí)間的推移，重金屬、有機(jī)物等污染物往往會(huì)不斷累積，繁殖出大量的微生物，如果不進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)操作，必將引發(fā)淤積問題，導(dǎo)致水體自身的傳導(dǎo)性與處理效用大大降低。在人工濕地連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，水體內(nèi)的基質(zhì)會(huì)逐漸飽和，進(jìn)而失去原先的去污能力，這就需要對基質(zhì)進(jìn)行定期的去淤處理。

3.3 人工濕地污水處理系統(tǒng)的工藝流程

人工濕地污水處理系統(tǒng)由預(yù)處理單元和人工濕地單元組成。通過合理設(shè)計(jì)，可將BOD5、SS、營養(yǎng)鹽、原生動(dòng)物、金屬離子和其它物質(zhì)處理達(dá)到二級和高級處理水平。預(yù)處理的目的主要是減少污水中的懸浮物，防止?jié)竦靥盍隙氯_保人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加濕地處理壽命和處理能力。其設(shè)施包括格柵、沉砂池、沉淀池。人工濕地系統(tǒng)一般工藝流程如下：污水→格柵→沉砂池→沉淀池→人工濕地→出水。

3.4 人工濕地在我國的應(yīng)用前景

3.4.1 人工濕地處理系統(tǒng)屬于一種集環(huán)境效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益為一體的污水處理方式，其投資、日常運(yùn)行費(fèi)用僅占據(jù)普通二級污水處理廠的l/10～1/2、l/5～1/3，具有“一高三低一不”的特征。我國當(dāng)前還處于發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)還存在一定的不足，二級處理工藝、三級處理工藝的普及與推廣應(yīng)用還存在較大的難度，人工濕地在某些情況下適用。

3.4.2 我國地域?qū)掗煟谝欢ǔ潭壬辖鉀Q了人工濕地占地面積大的缺陷。但在人工濕地污水處理技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，還需做好以下事項(xiàng)：（1）盡可能節(jié)約土地，并且還需選擇荒廢的地段。（2）結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，選擇適宜的濕地系統(tǒng)和合適的植物。（3）多與其他國家合作、交流思想，以使得濕地系統(tǒng)能夠?yàn)槲覈奈鬯幚硎聵I(yè)提供更好的服務(wù)。

4 結(jié)語

綜上所述，相比于傳統(tǒng)的污水處理工藝，人工濕地污水處理工藝在工程造價(jià)、去污能力、運(yùn)營成本方面具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢，但在其實(shí)際應(yīng)用過程中，極容易受到氣候條件變化、占地面積等因素的影響，這就需要結(jié)合我國實(shí)際發(fā)展情況，合理應(yīng)用人工濕地污水處理技術(shù)，促進(jìn)我國污水處理行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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