人工濕地技術在污水處理與水環境保護中的應用

管志軍

（南京名環智遠環境科技有限公司，江蘇 南京 210012）

濕地能夠存儲水分，有效調節氣候，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、池塘，也能有效作用于污水處理、水環境保護。在上世紀五十年代，人工濕地技術得到發展，能夠為污水處理提供思路和方法。在近期發展中，人工濕地技術的研究得以重視，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境，或者采用人工控制技術高效控制濕地的生態環境。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。人工濕地技術涉及到物質循環原理、再生原理，包括吸附、過濾、氧化沉淀。應用此種技術方式，可以顯著降低成本支出[1]。人工濕地多應用于人口少、污染低的區域。相比污水處理廠，人工濕地主要應用微生物技術科學處理污水問題，以此全面提升清潔效果，減少人力、物力的耗費。

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，其中包含無機氮、有機氮，有機氮涉及到嘌呤、嘧啶、尿素等；無機氮包括氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽。在人工濕地中，應用微生物技術能夠有效吸附污染物，同時進行過濾、沉淀處理。在吸收氮時，植物可以起到顯著作用，促進氮揮發。

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、基質吸收、生物同化作用等，積累微生物。通過大量試驗可知，蘆葦、茭白去磷效果顯著，二者相結合后，磷的去除率為55%～66%。

2.3 去除重金屬

在污水結構中，工業污水比重較大，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，也可以應用植物種植方式處理重金屬污染[2]。

2.4 去除有機污染物

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

2.5 去除病菌與懸浮物

污水內包含大量懸浮物，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 人工濕地技術的應用領域

人工濕地技術是污水處理中重要的技術方法，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。在工業廢水處理中，也可以應用人工濕地技術。由于廢水污染物濃度高，進入濕地之前，需要進行初步處理。

4 人工濕地技術的應用

4.1 污水處理

農村地區擁有豐富的土地資源，且可利用率比較高，為濕地技術提供高價值的應用條件。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，潛流式濕地的應用優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，從而被廣泛應用于農村污水處理。

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，實現雨水的二次利用，例如可以將其應用到綠化灌溉中，減少水資源浪費。在污水廠尾水處理中，可以應用人工濕地技術，能夠確保對低濃度污染物的處理效果，促進水環境的改善[4]。

4.3 修復已污染水體

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，同時消除水體有機物。合理應用人工濕地技術可以修復污水，對城市公園、湖泊河流的污水具有顯著的治理效果。

4.4 調節城市氣候

合理應用人工濕地技術能凈化空氣，同時可以調節局部氣候。通過相關研究可知，濕地的蒸發量比較大，利用人工技術種植植被，擴大濕地的熱容量。人工濕地技術不僅可以調節環境氣溫，還可以調節周邊濕地，有效緩解熱島效應，改善空氣質量。濕地植物經光合作用吸收大氣中的二氧化碳，實現二氧化碳、水動態平衡，減少二氧化碳總量。

4.5 凈化水資源，提升水資源利用率

多數地區水體富營養化問題嚴重，污水內部包含大量磷、氮物質。通過相關研究可知，常規污水處理方法不僅不能高效處理氮、磷物質，還會加劇地表水的富營養化。傳統脫氮、除磷技術的投資成本、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，進而為地區居民提供優質水源。人工濕地技術同時可以補充地下水。當前，地下開發空間逐漸擴大，導致地下水資源減少，部分區域水位下降問題嚴重。采用人工濕地技術可以有效補給地下水，防止地面沉降[5]。

通過建設人工濕地系統，能夠為城市蓄水層提供水源，濕地融入蓄水層的水源，可以匯集成地下水，有效補充淺層地下水系統，同時維持周邊水位。地下空間的開發使地下水位下降，極易導致地區下沉的問題，而通過人工濕地系統補給地下水能避免地質災害事件。濕地屬于大蓄水系統，其容量大，能夠在暴雨期間存儲雨水，以此調節自然水量。人工渠道可以補給城市地下水，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。

5 人工濕地技術的應用前景

人工濕地技術可以有效去除有機污染物、氮磷物質，全面展示出資源生產的潛力，實現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集合環境效益、經濟效益、社會效益，投資成本低、效率高、運行費用與維護費用低，耗電量小，是二級污水處理廠的重要補充。通過人工濕地技術處理污水，可以滿足人與自然和諧發展的要求，建設良性的生態環境。此種方式的應用前景廣闊，可以應用于中小城市、鄉村地區。而由于人工濕地占地面積大，恢復、修復影響大，在應用人工濕地技術時應減少土地資源的浪費，結合地區的實際情況合理選擇地段、濕地系統、植物，并且與其他國家相互合作，確保濕地系統更好地應用于污水處理事業。

6 結語

多數地區的污水處理廠應用二級活性污泥處理技術，該項技術工程投資高，投資效益高。而人工濕地處理系統可以結合多方面效益，運行維護成本低廉。但由于人工濕地處理技術處于初級階段，工藝資料與實例較少，必須深入分析地區的實際情況，獲取相關的環境氣候條件，從根本上促進地區對人工濕地處理技術的應用。