人工濕地發展概況及應用前景

趙虎生

摘要小城市及廣大農村地區污水的直接排放導致水體污染、水質下降，污水處理勢在必行。運用人工濕地處理技術，可在少投資、低維護成本的情況下解決此問題。本文介紹了人工濕地的分類、應用及其水質凈化機制，并分析了人工濕地存在的不足，以期為人工濕地研究提供參考。

關鍵詞 人工濕地;污水凈化;分類;應用

中圖分類號 X703

文獻標識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）07-0167-01

近年來，隨著我國經濟的快速發展，城市化進程不斷加快，人口數量增多，水資源的需求量也急劇增加，污水的處理和排放問題已日趨尖銳，加之大量污廢水未經處理就直接排放，導致我國水污染日趨嚴重，水質嚴重惡化?！八Y源短缺、水質惡化”已成為亟需改善的社會問題"。

濕地被稱為“地球之腎”，具有凈化水質、調節氣候、蓄洪防早、涵養水源、保護生物多樣性等功能。在1982年3月12日修正的國際濕地公約中，將濕地定義為天然或人工、長久或暫時性的沼澤地、泥炭地或水域地帶，帶有靜止或流動淡水半咸水或咸水的水體，包括低潮時水深不超過6m的水域;同時還包括鄰接濕地的河湖沿岸、沿海區域以及濕地范圍內的島嶼或者低潮時不超過6m的海水水體四。人工濕地是濕地系統的主要類型之一，是仿照天然濕地生態系統結構和功能建造、可控制其運行的工程化濕地系統，是利用土壤、基質、植物以及微生物的協同作用，對水體污染物進行凈化處理的一種技術。其作用機理包括沉降、過濾、吸附滯留離子交換、微生物分解、轉化植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收的作用。

1人工濕地分類

人工濕地按照水流方式的不同可分為3種，即表流濕地（SFW）、水平潛流濕地（SSFW）和垂直流濕地（VFW）。表流濕地是指污水在人工濕地的基質表層流動，依靠植物根系與表層土壤的攔截作用以及附著生物膜的降解作用來凈化污水。一般水位較淺，多在0.1～0.9m之間，以種植挺水植物為主，通常是由天然沼澤、廢棄洼地等改造而成。水平潛流濕地系統是指污水在濕地床的內部流動，從濕地的一端進人，在濕地表面以下以水平推流方式流向出口以達到凈化污水的方式。垂直流濕地系統兼具地表流濕地系統和潛流濕地系統的特性，污水從濕地表面垂直流向濕地底部或從底部垂直流向表面以達到凈化污水的方式，水流基本呈垂直流，流經床體后從出水端底部的集水管收集并排出。3種類型濕地的優缺點見表1。

2人工濕地的應用

濕地被應用于污水凈化始于20世紀50年代用，人工濕.地的研究最早可追溯到20世紀70年代，是在研究濕地的基礎上衍生出來的此后，人工濕地處理污水技術不斷完善，并于20世紀80-90年代在歐洲、美國加拿大、日本等發達國家得到了廣泛的應用，被用于各種廢水（6-7]、農業點源污染和面源污染以及水體富營養化問題的治理。

國外人工濕地發展迅速，已經成為中小城市污水的主要處理手段，該技術尤其適合用于我國小城市和廣大農村地區的污水處理"。利用人工濕地進行污水處理，雖是近幾十年才新興發展起來的，但其具有投資少、運維便易、效益可觀等特點，是一種生態污水治理的好方法，是可在小城市及廣大農村地區推廣的污水處理技術，對水環境保護水生態恢復具有重要的現實意義，受到人們越來越多的重視和關注12。

從污水中污染物的去除率來看，人工濕地的處理效益相當可觀。1993年Bastian等對北美地區人工濕地處理系統中各種典型污染物的去除效率進行了整理，結果顯示，人工濕地對有機物的去除率范圍為50%～90%，ss的去除率范圍為40%～94%，TN的去除率范圍為30%～98%，TP的去除效率范圍為20%～90%，其處理效果顯而易見。

3人工濕地水質凈化機制

人為的構造和控制是人工濕地與天然濕地的主要區別，主要利用基質、水生植物和微生物的協同作用完成水質凈化。一般認為，人工濕地對污水的處理是物理、化學和生物3種共同作用的結果，通過過濾、沉淀、吸附、吸收降解等完成主要凈化過程！3。

在人工濕地中，基質是植物和微生物生存的載體，為系統中的物理、化學及生物反應提供反應界面。人工濕地系統在運行過程中，微生物在基質表面和植物根系上形成大量生物膜，污水流經生物膜時，大量的有機污染物被微生物利用并分解為CO2和H20，有機氮化合物則被硝化細菌硝化分解。濕地床系統中的植物利用光合作用通過根系向周圍環境釋放氧氣，保證了微生物的氧源。污水中的氮、磷能被植物和微生物吸收從而轉化為營養成分，污水中的磷通過基質的離子交換作用直接被吸收，同時微生物也可將磷轉化為養分從污水中去除。最后，通過更換濕地中基質和刈割水生植物的方式使大量的污染物從系統中去除，完成水質凈化過程。

4人工濕地的不足

目前，人工濕地處理系統在運行過程中也存在著諸多不足之處，例如管理粗放、清淤不及時，一旦維護不當，就會產生淤積現象，降低水體的傳導性和處理效果，植物不能定期收割和更新，衛生條件相對較差，易滋生蚊蠅4;占地面積過大，較一般的污水處理廠占地面積大2～3倍;污水處理負荷低，容易受到氣候條件的影響，冬季寒冷天氣水生植物不能正常生長，其污水處理能力受到限制等。

5結語

目前，我國城市污水處理系統主要采用活性污泥法Is，然而此工藝不僅投資高、耗能大，且運行成本高、管理要求高，礙于資金限制、技術力量薄弱等原因，使小城市及廣：大農村地區無法大量推廣運用。人工濕地處理工藝有著成本低操作容易、節能和有效等優點，恰恰適合于處理水量不大、水質變化較小、管理水平不高的城鎮和廣大農村地區的污水和較分散的污水，可有效彌補這些地區的污水處理短板，十分值得推廣。

近年來，我國一些地區已經積極開始嘗試，同時也取得了很好的效果。因此，開展人工濕地研究，結合區域排水特點，因地制宜地開發出具有當地特色的人工濕地污水處理系統，具有廣闊的應用前景。

6參考文獻

[1]周啟星.從第二屆世界水資源論壇看遼寧的水資源危機及對策[J].生態學雜志，2002，21（2）：36-39.

[2]楊朝飛.中國濕地現狀及其保護對策[J].中國環境科學，1995（6）：407-411.

[3]尹軍，崔玉波.人工濕地污水處理技術[M].北京：化學工業出版社，2006：7-52.

[4]VERHOEVEN?J?T?A，MEULEMAN?A?F?M.Wetlands?for?wastewater?treatmeet：Opportunities?and?limitations[J].Ecological?Engineering，1999，12：5-12.

[5]楊永興.國際濕地科學研究的主要特點、進展與展望[D].地理科學進展，2002，21（2）：111-120.

[6]籍國東，孫鐵珩，李順.人工濕地及其在工業廢水處理中的應用[J].應用生態學報，2002，13（2）：224-228.

[7]白曉慧，王寶貞，余敏，等.人工濕地污水處理技術及其發展應用[J].哈爾濱建筑大學學報，1999，32（6）：88-92.

[8]許春華，周琪，宋樂平.人工濕地在農業面源污染控制方面的應用[J].重慶環境科學，2001，23（3）：70.

[9]徐麗花，周琪.人工濕地控制暴雨徑流污染研究進展[D]上海環境科學，2001，20（8）：401-402.

[10]朱彬.利用水生植物凈化富營養化水體的研究進展[J].上海環境科學，2002，21（9）：564.

[11]程樹培.應用人工濕地生態系統處理中小城市排放廢水[J].城市環境與城市生態，1989，2（1）：35-37.

[12]諸惠昌，胡紀萃.新型廢水處理工藝：人工濕地的設計方法[J].環境科學，1993，14（2）：39-43.

[13]沈耀良，王寶貞.人工濕地系統的除污機理[J].江蘇環境科技，1997（3）：1-6.

[14]詹德昊，吳振斌，張晟，等.堵塞對復合垂直流濕地水力特征的影響[J].2003，19（2）：1-4.

[15]陳國喜，周啟星.恒液位推流式BSBR工藝工程設計及研究[J].應用基礎與工程科學學報，2000，8（3）：273-277.

[16]丁疆華，舒強.人工濕地在處理污水中的應用[J].農業環境保護，2000，19（5）：320-321.