1、引言
人工濕地是對自然濕地不斷模擬從而構(gòu)建人工生態(tài)體系，通過人類自主監(jiān)管。人工濕地污水處理技術(shù)體對生物、化學和物力原理綜合利用，進一步處理與凈化污水，不僅獲得較好的凈污效果，工藝相對簡單，維護成本不高，擁有較強的可塑性，并且水源通過凈化體現(xiàn)出生物安全性。近些年來我國很多城市開展建設(shè)人工濕地項目，獲得了社會經(jīng)濟雙重效益。
2、人工濕地概述和構(gòu)造
2.1 概述
自然環(huán)境中自然濕地是有各種生態(tài)功能的健全生態(tài)系統(tǒng)，實際包含沼澤、苔原和水域地等，有效對氣候進行調(diào)節(jié)，對污染物進行降解，保持正態(tài)平衡，體現(xiàn)多樣化的生物特性等。在已經(jīng)界定的面積與坡度的濕地，根據(jù)科學比例有效填充土壤、砂、礫石等材料，并將良好處理效果、生長時間長、經(jīng)濟價值較高的植物進行種植，培養(yǎng)各種微生物，憑借土壤、填料、植物和微生物等一系列反應(yīng)，產(chǎn)生全新的凈化污水體系，達到凈化污水水質(zhì)的目標。濕地處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)方法相比，體現(xiàn)出去氮除磷率較高、投入成本不高、不會消耗產(chǎn)能、管理維護便捷等優(yōu)勢，并可以資源化利用污水、景觀欣賞價值高、為野生生物創(chuàng)造棲息地等巨大的生態(tài)利益，在日常維護過程中需要保持通暢的填料并對濕地植物及時處置，從而正常運行系統(tǒng)。近些年來得到較快發(fā)展，獲得各國的有效關(guān)注，持續(xù)擴大了應(yīng)用范圍，主要處理城市污水、禽畜糞水、工業(yè)廢水等。我國從20世紀90年代開始成熟應(yīng)用人工濕地。
2.2 構(gòu)造
大多數(shù)自然與人工濕地包括五部分：第一，擁有各類透水特點的基質(zhì)，比如土壤和礫石;第二，在厭氧與飽和基質(zhì)中適合生長的植物，比如蘆葦;第三，水體;第四，無脊椎或脊椎動物;第五;好氧或厭氧微生物群落。濕地系統(tǒng)是在這種具備一定長寬比和底面坡度洼地中混合土壤和填料形成的填料床，在填料縫隙或床體表面廢水進行流動，同時各種性能佳、成活率較高、抗水性較強的水生植物在床體表面種植，初步產(chǎn)生一個獨具特色的動植物生態(tài)體系，科學處置廢水。濕地植物發(fā)揮了關(guān)鍵作用：第一，微生物明顯加大附著；第二，向根部傳遞大氣氧，在厭氧環(huán)境中保證根的生長；第三，對土壤形成的透水性有效增強。植物可憑借通氣系統(tǒng)向地下有效輸氧，為好氧與兼氧微生物創(chuàng)造一個理想的環(huán)境。
3、去污機理
3.1 去除有機污染物
很好除去有機物，涉及溶性、不溶性、顆粒性有機物。憑借植物有效吸附根系微生物，利用同化或異化發(fā)揮的作用，達到去除的目的。同時，植物根系及時釋放通過植物和微生物較快吸收污染物，憑借硝化、反硝化與吸附作用提高去除水平。不溶性有機物經(jīng)過沉淀與過濾處理，更容易被微生物應(yīng)用。易氧類微生物將污水大多數(shù)有機物成功轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸矬w、二氧化碳和水，利用定時更替基質(zhì)或更換植物的方法除去系統(tǒng)中的有機體。
3.2 去除氮
氮憑借有機與無機的方式存在于污水中。經(jīng)過研究可知，系統(tǒng)主要憑借過濾、沉淀、吸收等方式有效除去存在于廢水中的氮。基質(zhì)介質(zhì)利用交換、吸收和過濾離子合理除去廢水中包含的氮。
3.3 去除磷
人工濕地基質(zhì)發(fā)揮的吸附作用及內(nèi)部植物生長發(fā)揮的吸收作用統(tǒng)一除去磷素，其中基地吸附發(fā)揮了關(guān)鍵功能。在設(shè)計過程中，應(yīng)慎重選擇填料，盡可能挑選吸附量大、價格合理的填料。有關(guān)研究說明，人工濕地可以很好去除磷素，去除TP效率超過90%。
3.4 去除重金屬
物理與化學沉淀、過濾、吸附、大規(guī)模富集微生物與植物等科學實現(xiàn)去除重金屬。其中富集微生物、植物和基質(zhì)吸收等發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。雖然人工濕地可以較好的除去重金屬，但其功能經(jīng)常被忽略。
4、技術(shù)優(yōu)劣勢
4.1 優(yōu)勢
相較于傳統(tǒng)二級生化處理工藝，人工濕地處理技術(shù)優(yōu)勢表現(xiàn)在兩個方面：第一，建設(shè)濕地污水處理系統(tǒng)所需成本較低，維護設(shè)備操作比較簡單，需要承擔的建設(shè)和運營成本明顯超過污水處理廠，但若大面積推廣應(yīng)用可以得到高額的經(jīng)濟利潤;第二，傳統(tǒng)處理污水過程中只體現(xiàn)出單一作用，不能凸顯生態(tài)功能，但濕地系統(tǒng)憑借本身獨特的組成內(nèi)容類似于自然濕地，一定程度影響了周圍環(huán)境，全面建設(shè)濕地，不僅有效擴大了綠地范圍，為建設(shè)城市創(chuàng)造了良好的生態(tài)景觀，最大程度發(fā)揮凈化污水的作用，獲得社會生態(tài)雙重利益。
4.2 劣勢
氣候因素容易對處理技術(shù)造成較大的影響，天寒地凍的冬季難以確保正常生長熱帶地區(qū)的水生植物，一定程度限制處理能力。此外，由于系統(tǒng)本身產(chǎn)生的凈污效率與水體中污水流動時間形成正比關(guān)系，只有設(shè)計充分的填料空間才可以對滯留污水問題有效預(yù)防，迫切需要擴大建設(shè)面積，所以，在選擇項目地址時應(yīng)慎重考慮盡量遠離市區(qū)。系統(tǒng)不能獨立實施去污操作，還必須借助水體系統(tǒng)協(xié)助完成，因此人工干預(yù)不會產(chǎn)生較大范圍，隨著時間的增加，緩慢堆積了重金屬與懸浮物等有機污染物，必將大規(guī)模繁殖微生物，若維護缺乏合理性，必將產(chǎn)生淤積現(xiàn)象。人工濕地可以對水中存在的污染物有效去除，由于不斷增加的使用時間，大量隨機污水污染物，超出處理濕地設(shè)計和凈化自然的能力，不利于正常運行，難以獲得處理污水的理想效果。
5、實際應(yīng)用
5.1 景區(qū)應(yīng)用
我國擁有豐富的物產(chǎn)，地域相對遼闊，體現(xiàn)出人工濕地的天然性。但運行濕地處理系統(tǒng)的時間相對較短，在“七五”時期最早開展研究，之后在“八五”和“九五”時期整體研究了綜合利用人工濕地、穩(wěn)定塘和處理天然土地系統(tǒng);人工濕地在“十五”期間具體用于處理主體，對其產(chǎn)生的工藝參數(shù)、應(yīng)用范圍和處置機理科學討論。最早是在蘆葦濕地項目中應(yīng)用，之后相繼建設(shè)人工濕地，主要對生活污水和工業(yè)廢水科學處置，獲得理想的生態(tài)收益。20世紀末出現(xiàn)的活水公園采取了全新的處理污水工藝，通過鮮花綠葉對大地進行裝飾，有效聯(lián)系了生態(tài)與環(huán)境利益，對水體積極美化，并對良好水域環(huán)境及時恢復(fù)。
5.2 調(diào)節(jié)氣候
人工濕地系統(tǒng)通常利用各種模式，并把水分成功轉(zhuǎn)化為水蒸氣，增加了空氣濕潤度，憑借降雨方法對周圍氣候有效調(diào)節(jié)。經(jīng)過研究表明，濕地蒸發(fā)量相當于2-3倍的水面蒸發(fā)量，同時，經(jīng)過對濕地植物和水生物人工種植和自然馴化，相應(yīng)增加了熱容量，這是形成較大蒸發(fā)量的關(guān)鍵因素，逐步提升了調(diào)節(jié)濕地氣候的能力，人工濕地不僅對地區(qū)溫度不斷降低，還提升了空氣濕潤度，對熱島效應(yīng)及時緩解，改善空氣質(zhì)量等。憑借光合作用與呼吸作用交換大氣中的二氧化碳，動態(tài)平衡了二氧化碳和水，對其含量有效降低，推動了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。也可以認為在對局部小氣候的調(diào)節(jié)發(fā)揮了重要意義，有利于健康發(fā)展低碳經(jīng)濟。
5.3 凈化水資源
我國各個區(qū)域水系產(chǎn)生了不同程度的水體富營養(yǎng)化，具體是由于污水中大量富集了氮磷元素。通過研究說明，傳統(tǒng)處理方法去除氮磷小狗不理想，導(dǎo)致緩慢富集現(xiàn)象，使地表水位發(fā)生了富營養(yǎng)化問題。簡單的脫氮除磷操作需要投入較大成本，產(chǎn)生的污泥容易再次發(fā)生污染。但是，人工濕地處理系統(tǒng)包含的植物可以對各種物質(zhì)有效吸收，通過一系列轉(zhuǎn)化成為生長植物必需的微量元素，并對植物根系微生物有效吸收和分解，國外一部分類似項目在去除含量較大的氮磷方面效果顯著。經(jīng)過檢測可知，基本上完全去除了氮磷，為居民重新提供純凈的水源。
5.4 污水分類處理
人工傳統(tǒng)濕地具體是凈化和處理排泄物沖洗水、洗滌水、種養(yǎng)殖水等，近些年來逐步朝著工業(yè)廢水和城市污水方面發(fā)展，各種污水中存在不同的污染物和排水量，各類元素形成較大的含量差異，可以通過不同基底、水生植物等合理配置不同污水。結(jié)合物質(zhì)不同種類與含量分別實施好氧型和厭氧型生物處置。按照處理污水方法科學劃分為集中和分散內(nèi)容，集中進行處理具體是統(tǒng)一處置搜集的家庭和農(nóng)戶污水，向污水處理系統(tǒng)直接投入，難以獲得較好的效果;分散進行處理根據(jù)家庭農(nóng)戶實施，除去收集與傳送形成的成本，在庭院中小型人工濕地還可以發(fā)揮裝飾作用。
6、結(jié)束語
在當今國際研究濕地工作中把人工濕地污水處理技術(shù)作為關(guān)鍵內(nèi)容，利用這項工藝能夠降低成本，提升去污效率，與傳統(tǒng)處理方法比較體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，但容易被氣候條件和占地面積等因素的影響。綜合分析，根據(jù)我國的實際情況，在未來處理污水領(lǐng)域這項技術(shù)產(chǎn)生了廣泛的發(fā)展趨勢。( >
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