人工濕地污水凈化處理系統(tǒng)研究

高雅彬

（蘭州博文科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730101）

在地球上，有一個(gè)天然的凈化系統(tǒng)，被稱為“地球之腎”的濕地，是地球上重要的生態(tài)系統(tǒng)。在人們了解了大自然神奇的功效之后開始對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行研究，根據(jù)不同地區(qū)的地理特征與污染物的類型，建立起了人工濕地。目前人工濕地作為高效便捷且易于操作的污水凈化處理系統(tǒng)被人們熟知。當(dāng)然，在實(shí)際運(yùn)用過程中，人工濕地還存在很多不足和需要改進(jìn)的地方，本文就主要問題做簡單論述，并給出相關(guān)建議，以期給人工濕地的改善提供一些思路，為人工濕地污水凈化處理系統(tǒng)的發(fā)展做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

1 人工濕地污水處理系統(tǒng)概述

人工濕地是由基質(zhì)、植被、水體和微生物共同組成的。這幾個(gè)因素相互促進(jìn)、共同發(fā)展，缺其中任何一個(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致工人濕地的污水處理功能大打折扣，甚至失效。

1.1 基質(zhì)

人工濕地是在一定的長寬比和底面坡度的洼地上，根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境與污水處理的類型來進(jìn)行合適的填充，填充的材質(zhì)主要有礫石、砂、土壤以及其他填料。這些主要是用來支撐植被、儲(chǔ)蓄污水以及微生物活動(dòng)的場所，是構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

1.2 植被與植物

植被在污水處理系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，例如蘆葦和蒲草可以給基質(zhì)輸送氧氣，凈化環(huán)境，給微生物的活動(dòng)創(chuàng)造良好的環(huán)境，利于微生物的生存與發(fā)展。如好氧微生物、兼氧微生物、厭氧微生物等有利于分解有機(jī)物、脫氧去磷微生物的生長和附著。

1.3 水體系統(tǒng)

水體系統(tǒng)是人工濕地凈化體系中非常重要的一個(gè)因素，受多重因素影響，例如降雨、溫度、基質(zhì)的填充物以及植物等方面都會(huì)影響人工濕地的水體系統(tǒng)。因此在建立人工濕地之前需要對(duì)各個(gè)方面和結(jié)果有模型與評(píng)估，以獲得充分的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)之上進(jìn)行水體系統(tǒng)的管控。

1.4 微生物

植被的有效覆蓋有利于微生物的生存與發(fā)展，而微生物的生存與發(fā)展對(duì)污水的凈化有些至關(guān)重要的作用。且相關(guān)因素是相互關(guān)聯(lián)，相互作用的。

2 人工濕地的主要類型及面臨的問題

人工濕地系統(tǒng)根據(jù)植物類型和水體流動(dòng)可以分為不同的類型。根據(jù)植物類型可以分為浮生于表面的植物系統(tǒng)、挺力于基介中的植物系統(tǒng)以及沉于水下的植物系統(tǒng)。我們一般習(xí)慣于將人工濕地的分類按照水體流動(dòng)的不同方式來進(jìn)行分類，大致可以分為水體在表面流動(dòng)的人工濕地、水體在介質(zhì)中水平流動(dòng)的人工濕地以及水體在介質(zhì)中垂直流動(dòng)的人工濕地[1]。

2.1 水體在介質(zhì)表面流動(dòng)的人工濕地

水體在介質(zhì)表面流動(dòng)的人工濕地類似于大自然中的濕地，將污水緩慢的放在人工濕地表面流動(dòng)，主要依靠植物和植物周邊衍生的微生物對(duì)污水中的有害物質(zhì)進(jìn)行分解。這種方式操作相對(duì)簡單，制作和運(yùn)行的成本也比較低，但是問題相對(duì)比較明顯。其主要問題有：占地面積較大，且去污能力有限，并且受天氣影響較大，夏天容易滋生蚊蠅，散發(fā)臭氣；冬季表面容易結(jié)冰，影響系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)揮。

2.2 水體在介質(zhì)中水平流動(dòng)的人工濕地

一個(gè)人工濕地可以有一個(gè)或者多個(gè)填充床，在床體上再填充基質(zhì)，此外在床體下方設(shè)置防滲防漏層，以保護(hù)地下水源。水體在介質(zhì)中水平流動(dòng)的人工濕地相對(duì)于表面流人工濕地有非常明顯的優(yōu)點(diǎn)，不受環(huán)境的影響，且污水處理量有明顯的增加，微生物的作用可以得到充分的利用和發(fā)揮，衛(wèi)生條件相對(duì)比較好。其主要缺點(diǎn)是操作相比表面流人工濕地復(fù)雜，且費(fèi)用比表面流人工濕地相對(duì)高一些，另外防水層需要嚴(yán)格做好，不然對(duì)地下水污染較大。

2.3 水體在介質(zhì)中垂直流動(dòng)的人工濕地

水體在介質(zhì)中垂直流動(dòng)的人工濕地結(jié)合了前面兩種的特點(diǎn)，硝化能力高于平流人工濕地，處理氨氮含量較高的污水處理能力強(qiáng)，但對(duì)于有機(jī)物的處理能力稍稍有所欠缺。并且控制起來相對(duì)來說比較復(fù)雜，并且對(duì)環(huán)境要求比較高，此外在夏季同樣容易滋生蠅蟲。

3 完善人工濕地污水凈化系統(tǒng)的方案與建議

人工濕地普遍存在占地面積與污水處理效能不能正比，也就是說建造人工濕地需要較大的面積，一般是傳統(tǒng)污水處理廠的2～3倍左右，但是大部分的污水處理的效能不理想。其次人工濕地的維護(hù)比較重要，而定期的維護(hù)需要有備用池，且需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行定期去淤，對(duì)植物進(jìn)行收割，如此才能使人工濕地的去污功效持續(xù)進(jìn)行。所以針對(duì)這些問題提出一些可行性方案與建議，以供參考。

3.1 建造人工濕地前做好設(shè)計(jì)與規(guī)劃

規(guī)劃的前提是對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤以及污水類型做好調(diào)查與研究，將其整理為數(shù)據(jù)模型，在數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。這是建造人工濕地的前提。各個(gè)地區(qū)的氣候不一樣，其空氣中的濕度也會(huì)有所差異，一般來說空氣中的濕度與降雨對(duì)表面系統(tǒng)人工濕地影響較大，所以在做數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)需要充分考慮氣候的因素。同樣的，污水的類型對(duì)平流系統(tǒng)與垂直系統(tǒng)的選擇有著重要影響，只有清晰主要污水的類型，才能在濕地類型選擇中更有依據(jù)，因?yàn)椴煌愋偷臐竦仄鋬?yōu)勢也是大不相同的。

3.2 備用池的規(guī)劃

備用池是準(zhǔn)備工作中非常重要的一環(huán)。濕地面積的大小與濕地的形式和污水處理類型有關(guān)，就目前來說平流系統(tǒng)和垂直系統(tǒng)的人工濕地相對(duì)表面層的人工濕地更具優(yōu)勢一些，可以根據(jù)污水處理的類型來進(jìn)行合理的選擇。在這個(gè)過程中需要考慮濕地與污水的飽和程度比，面積太小在后期容易發(fā)生淤堵，給后期維護(hù)增加工作量與難度，面積太大其飽和度不夠會(huì)帶來額外的成本，不利于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提升，所以其面積大小需要充分考慮。

3.3 介質(zhì)的合理選擇

介質(zhì)的選擇是否合理直接影響污水處理的效能。在選擇介質(zhì)時(shí)要注意其承載植物生長的性能以及微生物附著性的強(qiáng)弱，另外還需要注意其損耗性的問題，確保長期使用不容易變形，介質(zhì)本身不是污染源且過濾凈化效果好等一系列特性。每一種介質(zhì)都有優(yōu)勢與劣勢，因此在選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮優(yōu)勢，用不同類型的介質(zhì)做劣勢補(bǔ)充，爭取其優(yōu)勢最大化，將劣勢最小化，做到效果與經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)化[2]。

3.4 植被層的合理選擇

不同的植物有著不同的特性，人工濕地植被層的選擇需要重點(diǎn)考慮去污的性能。例如表面流動(dòng)系統(tǒng)的人工濕地和垂直流動(dòng)的人工濕地可以增加捕蠅草的種植，利于凈化環(huán)境，減少蠅蟲的滋生，確保人工濕地在夏季能正常運(yùn)行。平流系統(tǒng)的人工濕地可以充分考慮藻類植物的特性，根據(jù)污水處理的要求按照比例進(jìn)行種植，這樣既增加了污水處理的效能，同時(shí)充分利用了有效空間，凈化了環(huán)境。

3.5 完善維護(hù)系統(tǒng)

無論是表面流系統(tǒng)、水平流系統(tǒng)還是垂直就系統(tǒng)都需要做好維護(hù)。如果不做好維護(hù)，就會(huì)導(dǎo)致濕地發(fā)生淤堵，最終影響濕地凈化污水的效能，所以維護(hù)系統(tǒng)至關(guān)重要。平時(shí)需要及時(shí)對(duì)人工濕地的情況做好監(jiān)測，當(dāng)濕地出現(xiàn)飽和或者淤堵現(xiàn)象時(shí)，利用備用池進(jìn)行有效疏導(dǎo)。簡言之在做系統(tǒng)維護(hù)工作時(shí)需要注意細(xì)節(jié)，隨時(shí)處理好安全措施，以確保濕地工作的有序進(jìn)行。

4 結(jié)論

總而言之，就目前而言人工濕地是污水處理和凈化的有效方式，這種方式已經(jīng)普遍運(yùn)用于國內(nèi)外的污水處理系統(tǒng)當(dāng)中，為環(huán)保做出了卓越的貢獻(xiàn)。雖然其中存在較大的改進(jìn)空間，例如占地面積過大，植物根系較淺且容易早衰，長期累積物容易造成介質(zhì)阻塞，不能充分發(fā)揮其作用等一系列問題，但其重要性不言而喻。目前各地區(qū)人工濕地污水處理系統(tǒng)可以根據(jù)凈化污水的不同和地區(qū)的特點(diǎn)選擇合適的介質(zhì)以及植物，并且積極做好維護(hù)工作，將污水處理的效能做到最大化。