人工濕地技術(shù)在污水處理與水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

管志軍

（南京名環(huán)智遠(yuǎn)環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210012）

濕地能夠存儲水分，有效調(diào)節(jié)氣候，同時為動植物提供棲息地。除天然濕地外，人工濕地多為灌溉地、蓄水區(qū)、池塘，也能有效作用于污水處理、水環(huán)境保護(hù)。在上世紀(jì)五十年代，人工濕地技術(shù)得到發(fā)展，能夠?yàn)槲鬯幚硖峁┧悸泛头椒?。在近期發(fā)展中，人工濕地技術(shù)的研究得以重視，獲得顯著成效。

1 人工濕地

人工濕地通過人工手段制造濕地環(huán)境，或者采用人工控制技術(shù)高效控制濕地的生態(tài)環(huán)境。人工濕地通過微生物、土壤、植物方式確保污水、污泥處理效果，還可以為水體增加含氧量。人工濕地技術(shù)涉及到物質(zhì)循環(huán)原理、再生原理，包括吸附、過濾、氧化沉淀。應(yīng)用此種技術(shù)方式，可以顯著降低成本支出[1]。人工濕地多應(yīng)用于人口少、污染低的區(qū)域。相比污水處理廠，人工濕地主要應(yīng)用微生物技術(shù)科學(xué)處理污水問題，以此全面提升清潔效果，減少人力、物力的耗費(fèi)。

2 人工濕地的去污原理

2.1 去除氮

污水中存在大量污染物，其中包含無機(jī)氮、有機(jī)氮，有機(jī)氮涉及到嘌呤、嘧啶、尿素等；無機(jī)氮包括氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽。在人工濕地中，應(yīng)用微生物技術(shù)能夠有效吸附污染物，同時進(jìn)行過濾、沉淀處理。在吸收氮時，植物可以起到顯著作用，促進(jìn)氮揮發(fā)。

2.2 去除磷

污水磷包含活性磷、非活性磷。人工濕地中，污水磷的去除方法比較多，可以利用水生植物吸收、基質(zhì)吸收、生物同化作用等，積累微生物。通過大量試驗(yàn)可知，蘆葦、茭白去磷效果顯著，二者相結(jié)合后，磷的去除率為55%～66%。

2.3 去除重金屬

在污水結(jié)構(gòu)中，工業(yè)污水比重較大，且重金屬離子含量大。在處理重金屬離子時，通過植物吸收、富集，土壤膠體、顆粒吸附等方式，有效吸附收集污水重金屬。在人工濕地處理中，也可以應(yīng)用植物種植方式處理重金屬污染[2]。

2.4 去除有機(jī)污染物

人工濕地促進(jìn)有機(jī)污染物的降解。污水有機(jī)物成分復(fù)雜，涉及到顆粒性、溶解性、不溶性物質(zhì)。污水有機(jī)污染物通過微生物、植物根系吸收，借助硝化、反硝化機(jī)制過濾處理不溶性有機(jī)物，并通過微生物分解，由微生物、植物吸收和利用有機(jī)物，轉(zhuǎn)化為水與二氧化碳[3]。

2.5 去除病菌與懸浮物

污水內(nèi)包含大量懸浮物，其污染影響較大且存在較多病菌。人工濕地采用過濾、沉淀、吸附等方式，可以有效去除懸浮物與病菌。

3 人工濕地技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

人工濕地技術(shù)是污水處理中重要的技術(shù)方法，可以有效作用于生活污水、市政污水。值得一提的是，人工濕地能夠高效處理低濃度污水，針對活性污水，則無法起到顯著的處理效果。在城市污水處理中，人工濕地凈化處理可以用于二級、三級污處理方式。在工業(yè)廢水處理中，也可以應(yīng)用人工濕地技術(shù)。由于廢水污染物濃度高，進(jìn)入濕地之前，需要進(jìn)行初步處理。

4 人工濕地技術(shù)的應(yīng)用

4.1 污水處理

農(nóng)村地區(qū)擁有豐富的土地資源，且可利用率比較高，為濕地技術(shù)提供高價值的應(yīng)用條件。常見的生活污水處理方式包括厭氧池、化糞池、沉淀池、生物濾池等。在處理生活污水時，潛流式濕地的應(yīng)用優(yōu)勢大于徑流人工濕地，潛流式濕地能夠提升對污水磷、懸浮物、氮的處理能力，從而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)村污水處理。

4.2 水域污染控制

城市水體污染比較大，河流湖泊水域存在明顯污染。通過人工濕地技術(shù)能夠高效率地處理污染水體。在城市居民樓建立小型人工濕地來處理并存儲雨水，實(shí)現(xiàn)雨水的二次利用，例如可以將其應(yīng)用到綠化灌溉中，減少水資源浪費(fèi)。在污水廠尾水處理中，可以應(yīng)用人工濕地技術(shù)，能夠確保對低濃度污染物的處理效果，促進(jìn)水環(huán)境的改善[4]。

4.3 修復(fù)已污染水體

人工濕地具備多種功能，其不僅能降解水體污染物，還可以修復(fù)污染水體。將污水排放至人工濕地中，能夠起到凈化效果。在污染水源附近建立潛流式人工濕地，從而提升脫氮、除磷的處理效果，同時消除水體有機(jī)物。合理應(yīng)用人工濕地技術(shù)可以修復(fù)污水，對城市公園、湖泊河流的污水具有顯著的治理效果。

4.4 調(diào)節(jié)城市氣候

合理應(yīng)用人工濕地技術(shù)能凈化空氣，同時可以調(diào)節(jié)局部氣候。通過相關(guān)研究可知，濕地的蒸發(fā)量比較大，利用人工技術(shù)種植植被，擴(kuò)大濕地的熱容量。人工濕地技術(shù)不僅可以調(diào)節(jié)環(huán)境氣溫，還可以調(diào)節(jié)周邊濕地，有效緩解熱島效應(yīng)，改善空氣質(zhì)量。濕地植物經(jīng)光合作用吸收大氣中的二氧化碳，實(shí)現(xiàn)二氧化碳、水動態(tài)平衡，減少二氧化碳總量。

4.5 凈化水資源，提升水資源利用率

多數(shù)地區(qū)水體富營養(yǎng)化問題嚴(yán)重，污水內(nèi)部包含大量磷、氮物質(zhì)。通過相關(guān)研究可知，常規(guī)污水處理方法不僅不能高效處理氮、磷物質(zhì)，還會加劇地表水的富營養(yǎng)化。傳統(tǒng)脫氮、除磷技術(shù)的投資成本、使用成本均比較高，且二次污染明顯。而借助濕地植物能夠有效清除污水中的氮、磷，進(jìn)而為地區(qū)居民提供優(yōu)質(zhì)水源。人工濕地技術(shù)同時可以補(bǔ)充地下水。當(dāng)前，地下開發(fā)空間逐漸擴(kuò)大，導(dǎo)致地下水資源減少，部分區(qū)域水位下降問題嚴(yán)重。采用人工濕地技術(shù)可以有效補(bǔ)給地下水，防止地面沉降[5]。

通過建設(shè)人工濕地系統(tǒng)，能夠?yàn)槌鞘行钏畬犹峁┧?，濕地融入蓄水層的水源，可以匯集成地下水，有效補(bǔ)充淺層地下水系統(tǒng)，同時維持周邊水位。地下空間的開發(fā)使地下水位下降，極易導(dǎo)致地區(qū)下沉的問題，而通過人工濕地系統(tǒng)補(bǔ)給地下水能避免地質(zhì)災(zāi)害事件。濕地屬于大蓄水系統(tǒng)，其容量大，能夠在暴雨期間存儲雨水，以此調(diào)節(jié)自然水量。人工渠道可以補(bǔ)給城市地下水，用于城市綠地、地面灑水等，緩解城市的供水壓力，減少用水浪費(fèi)。

5 人工濕地技術(shù)的應(yīng)用前景

人工濕地技術(shù)可以有效去除有機(jī)污染物、氮磷物質(zhì)，全面展示出資源生產(chǎn)的潛力，實(shí)現(xiàn)污水資源化的處理效果，是一種高效處理污水的方式。人工濕地污水處理技術(shù)集合環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益，投資成本低、效率高、運(yùn)行費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用低，耗電量小，是二級污水處理廠的重要補(bǔ)充。通過人工濕地技術(shù)處理污水，可以滿足人與自然和諧發(fā)展的要求，建設(shè)良性的生態(tài)環(huán)境。此種方式的應(yīng)用前景廣闊，可以應(yīng)用于中小城市、鄉(xiāng)村地區(qū)。而由于人工濕地占地面積大，恢復(fù)、修復(fù)影響大，在應(yīng)用人工濕地技術(shù)時應(yīng)減少土地資源的浪費(fèi)，結(jié)合地區(qū)的實(shí)際情況合理選擇地段、濕地系統(tǒng)、植物，并且與其他國家相互合作，確保濕地系統(tǒng)更好地應(yīng)用于污水處理事業(yè)。

6 結(jié)語

多數(shù)地區(qū)的污水處理廠應(yīng)用二級活性污泥處理技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)工程投資高，投資效益高。而人工濕地處理系統(tǒng)可以結(jié)合多方面效益，運(yùn)行維護(hù)成本低廉。但由于人工濕地處理技術(shù)處于初級階段，工藝資料與實(shí)例較少，必須深入分析地區(qū)的實(shí)際情況，獲取相關(guān)的環(huán)境氣候條件，從根本上促進(jìn)地區(qū)對人工濕地處理技術(shù)的應(yīng)用。