人工湿地水处理技术研究进展

人工湿地水处理技术研究进展

高林马文伟

陕西环保集团水环境有限公司陕西西安710061

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，水污染现象日益严重，不仅破坏了水体生态环境，也对人类健康造成了危害。因此，需要寻找一种经济简单有效的水处理技术。人工湿地作为一种新型的生态污水净化处理技术，因其具有处理效果好、工艺简单、运行投资低、维护方便等特点，在水处理领域得到了广泛的关注和应用。

关键词：人工湿地；水处理；研究进展

引言

近年来随着环保理念日渐深入人心，人们对环境保护的重视程度也越来越高。人工湿地由于具有工程所需投资少、运行成本低廉以及生态效果较好等特点在污水处理方面备受青睐。与此同时，目前利用人工湿地进行污水处理技术依然存在着很大的进步空间。本文从人工湿地污水处理技术出发，指出了当前人工湿地污水处理系统的工作要点，笔者希望能够给相关人工湿地污水处理工作提供一定的参考。

1人工湿地概念

湿地广义上指长年积水和过湿的土地，是陆生和水生生态系统之间的过渡性地带，广泛分布于世界各地不仅拥有着丰富的生物多样应，还具有显著的生态净化作用，是地球上一种独特的、多功能的生态系统被称为“地球之肾”。湿地是地球上生产力最高的生态系统之一。湿地提供水和初级生产力，成为了很多鸟类、哺乳类动物、鱼类、爬行类动物以及其他水路两栖类动物赖以生存的环境，是植物遗传物质的重要储存地。湿地已经成为了影响珍稀禽类繁殖和生存的关键因素，所以，湿地也成为了鸟类优质的生活环境。按《国际湿地公约》定义，湿地系指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域。由于人类的不合理开发，湿地资源在我国受到很大破坏。在特殊时期和环境条件下，研究和建立人工湿地生态系统是对自然湿地生态系统的适度补充，也是对其功能退化的恢复性建设。人工湿地是近些年发展起来的一种新型污水处理生态系统，传统的污水生物处理方法能对清除一些有机物能产生非常明显的效果，但是却无法实现对氮磷的有效去除；一些化学技术能在很大的程度上将氮磷去除，但是需要耗费较高的费用，还能大大提高二次污染的可能性。在这个方面，人工湿地具有较为明显的优势，其无需耗费大量的成本，方便人工对其进行管理和维护并且其运行的成本较低，对氮磷的去除效果也比较明显，能尽快适应符合的变化，也能在很大的程度上起到使环境更加美观的作用。与自然湿地相比而言，人工湿地在承载负荷量，地点选择，污水处理能力及可控性上具有较大优点。

2人工湿地在水处理中的应用研究

2.1生活污水的处理

生活污水是水体的主要污染源之一，主要是指人类生活中使用的各种厨房用水、洗涤用水和卫生间用水所产生的排放水，多为无毒的无机盐类，可生化性好，但排放量较大。据统计，2015年仅城镇生活污水排放量就达到了535.2亿t。人工湿地由于其高效率、低投资、低运营和维护简单等优点而被用于处理生活污水。不同类型人工湿地对生活污水的处理效果，会受到包括湿地类型、植物种类、温度和填料基质等许多因素的影响。通过菖蒲、千屈菜、水葱和香蒲在不同类型人工湿地对生活污水处理效果的研究，发现4种植物对生活污水COD的去除率均表现为垂直下行流湿地＞垂直上行流湿地＞水平潜流湿地，其原因可能是垂直下行流湿地中好氧环境众多，极大地增强了参与根系表面好氧过程的好氧微生物的活性，对有机污染物的降解具有很好的效果。而在同种类型的人工湿地中，香蒲对COD的去除率均高于其它3种植物，可能是由于香蒲相较于其它3种植物对有机污染物的吸收降解能力更强。通过鸢尾、吊兰、马蒂莲3种植物对生活污水净化效果的研究，结果发现3种植物对COD、NH4+-N和TP的去除效果均较好，依次为鸢尾＞吊兰＞马蒂莲。利用象草和美人蕉在不同温度下表面流人工湿地处理生活污水，发现2种植物对生活污水的净化效果受温度影响，呈一定的正相关性。可能是由于在一定温度范围内随着温度的升高，一方面增强了微生物的活性，提高了硝化和反硝化效果，同时促进了磷的吸收同化；另一方面加强了植物的光合作用，使得植物根系生长旺盛，促进了对氮磷的吸收。研究青石、砂子和砾石3种湿地基质对污染物去除效果的影响，发现3种基质对生活污水中COD、氨氮、TP、SS的去除率均是砂子＞青石＞砾石，其原因可能是砂子的粒径较小，比表面积大，更容易吸附污染物。

2.2缓解水资源危机

人工湿地污水处理系统主要利用的是生物的方法进行处理，与传统污水处理系统的化学法相比更为卫生健康。生物在成长过程中可以对水源和环境有一定的净化作用，根据人工湿地之中生物的生长特点以及习性，与污水处理系统相搭配能够更好实现污水的净化作用，缓解水资源的危机。在人工湿地的构建中，一般情况下我们不单单采用生物处理这一单一的污水处理技术，往往还需要多种技术的优化和组合，来保证污水处理的结果。人工湿地通常作为污水处理组合工艺的三级处理系统，与其他的工艺与人工湿地污水处理方案组合使用时，能够更好地完成污水处理任务。联合使用项目中，湿地系统中可以适当增加池塘系统水处理技术，并根据不同时期的季节特点和环境变化，改变水力载荷，加强复合水处理系统对温度和季节的感知。相关研究结果表明，复合污水处理系统对污水的净化效果要远远高于单一的污水处理系统，尤其在处理高浓度的污水方面，有十分有效的应用价值。此外，人工湿地与活性污泥法的组合工艺能够良好的应用在城市污水处理工作之中，用该方法处理城市中的污水，需要的投入较少，操作简单，维护的成本也相对较低，而且处理之后的水源的洁净度较高，能够有效实现水资源的重复利用，符合可持续发展理念。另外，人工湿地工艺与低氧接触氧化系统的组合在处理污染的河水项目中有很好的处理结果，避免了人工湿地在大量污水处理过程中的效率低下和容易堵塞的问题，处理结果明显提升，且去除污染的效率很高。

2.3人工湿地对有机物的去除机理，

污水中的有机物可分为不溶性有机物与可溶性有机物，微生物对湿地中有机物的去除起到重要作用。在湿地生态系统中土壤具有巨大比表面积，污水流经颗粒表面时，不溶性的有机物经沉淀、过滤、吸附作用快速地被截留，随之为微小生物利用；可溶性有机物通过微生物的代谢被去除。植物可向土壤中传输氧气，因而土壤中好氧菌、厌氧菌和兼性菌共同存在。好氧菌将有机物分解为二氧化碳和水；厌氧菌发酵将有机物分解为二氧化碳和甲烷。谢龙等（2009）研究以总有机碳（TOC）作为模型参数，建立了1个水平潜流人工湿地有机物去除机理模型，种植花叶芦竹的水平潜流人工湿地和空白湿地对生活污水中总有机碳的去除率分别为92%和91%，去除的主要途径为生物降解作用，生物降解量占进水总有机碳的84%；植物对总有机碳去除有促进作用，但影响不大。

结语

人工湿地是中国极为宝贵的生态资源之一，有着地球之肾的美誉，是中国生态环境建设的重中之重，也是未来发展污水处理技术的大方向所在。中国污水技术处理必定要趋于多种工艺技术，而不是单一的方式，未来发展前景有待各界认识的共同研究努力，为中国水资源处理事业做出卓越贡献。

参考文献

［1］俞阜东，林媛媛，吴盛恩，等．农村污水处理中人工湿地的有效应用［J］．工程技术研究，2017（9）：90－91．

［2］周丽．人工湿地污水处理技术研究和应用现状［J］．工业用水与废水，2016，47（5）：8－12．