北方地區人工濕地應用中的關鍵問題分析

周星

摘要：本文首先簡要說明了人工濕地的發展和凈化原理，針對北方人工濕地闡述了主要存在的問題，旨在優化系統設計，確保管理到位，提高植物的活性，經濟、有效地對二級凈化后的出水進行深度處理。

關鍵詞：人工濕地;越冬困難;設計和管理不足;解決措施

自20世紀70年代，我國開始引入人工濕地系統，從最初的活水公園構建，到人工濕地系統控制農業區徑流污染，現擴大到生活污水、石油廢水、礦山廢水等領域的治理，取得了良好的效果。然而，北方地區人工濕地應用中卻出現了不同程度的問題，如何解決北方人工濕地在運行中遇到的關鍵問題，對該區域人工濕地的設計、施工和管理具有重要意義。

人工濕地也叫構筑濕地，是在自然濕地降解污水的基礎上發展起來的技術。通過人工砌筑溝槽或水池，底面鋪設防滲漏隔水層，充填一定高度的基質層，種植水生植物，利用植物、填料（基質）、微生物的物理、化學、生物三重協同作用使污水得到凈化，具有投資低、管理方便、效果好等特點。按照污水流行方式，分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地。

一、人工濕地的凈化機理

人工濕地對廢水的處理綜合了物理的、化學的和生物的三種作用。據估算lkg的BOD在植物光合作用下，合成約30kg總碳。濕地系統成熟后，填料表面和植物根系因其大量微生物的生長而形成生物膜，廢水在經過生物膜時，SS被填料和植物根系阻攔、截留，有機污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除，最后濕地系統更換填料或收割栽種植物時將污染物最終去除。

二、北方人工濕地運行的問題

（一）水生植物越冬困難

在我國北方，冬季氣溫較低，人工濕地中占大多數的草本植物會進入休眠狀態或枯萎，甚至死亡，也算是失去了凈化污水的功能，從而使人工濕地的凈水效果大幅下降。如處理不當，往往造成大量植物有機物在濕地內腐敗，易造成非常嚴重的二次污染，基本上是不可恢復。

與此同時，隨著溫度的降低微生物的活性亦下降，當溫度低于4℃時，生理活動幾乎停止。

（二）設計和管理不足

人工濕地處理系統是一個綜合的、復雜的生態系統，它具有運行費用低、生物多樣性、具景觀效果等優點，然而在己建成的許多人工濕地中，出現了較多的實際問題：

1.我國南北氣候差距較大，水資源的分布也不平均，北方很多地方屬于缺水地區。近些年，隨著我國越來越重視環保，人工濕地也在全國展開了大面積的嘗試，調查后發現人工濕地也有著很多水土不服的情況，往往因為沒水或高鹽水造成植物死亡率較高。

2.以寧夏為例，水生植物選擇的品種較多，如香蒲、蘆葦、水蔥、菖蒲、千屈菜和荷花等。然而，寧夏不同區域其水質的成分不同，適宜的植物就不同，如固原地區對于菖蒲的成活率就較低。所以，往往在設計時，不能盲目地按照技術規程或者地標進行植物的選擇。

3.人工濕地水生植物種植的指標主要是成活率和種植密度。在實際的種植過程中，由于對植物的特性及種植方式處理不到位，成活率較低。與此同時，我們也在設計的過程中遇到過種植密度過大的問題，造成植物的大量死亡，清理時根系盤根錯節，很難處理。

4 一個成功的人工濕地，管理占著重要的比重。人工濕地通過種植固氮固磷的挺水和浮水植物，定期清理，是人工濕地對污染物去除的重要途徑。例如蘆葦，如果不及時清理，濕地水體營養化反而加劇，之前的凈化的工作也白做了。如果說到清理，那么相應的人工組織、收割后的植物的去向，又成為了很大的難題。

三、人工濕地解決措施

（一）因地制宜

人工濕地是低成本的污水處理系統，首先要根據土地、氣候等特點，確定建設地是否適合建設，只有用對地方才能發揮其低成本的效益。

（二）植物選擇

選擇適宜當地生長的植物尤其重要。以寧夏為例.根據楊涓、鄭國琦[1]于寧夏幾種水生植物組合對氮磷吸收作用的研究發現，香蒲+睡蓮和蘆葦+荇菜這2種組合對氮磷的去除和生物量的增加表現較高，25d對N的去除率達80%，對P的去除率達94%，且觀賞性很好。

同時，水生植物的種植方式與種植密度應符合當地的特點，切忌抱著當季成林、當季見效的想法，否則后期將會出現植物競爭、維護不便等問題，且宜分框種植為宜，便于后期的移栽、補植。

（三）保溫措施

人工濕地植物的保溫通常有植物保溫、冰雪覆蓋和地膜覆蓋等措施，沈陽滿堂河人工濕地利用冬季枯敗的濕地蘆葦等植物作為覆蓋保溫材料，有著姣好的保溫效果，處理效率僅比夏季降低了l0%-15%，證明植物覆蓋有效。根據劉學燕翻于北京官廳水庫岸邊人工濕地的冬季保溫措施研究發現，冰層覆蓋與植物保溫都有著不錯的效果，但前兩者保溫效果較地膜法差。

（四）維護管理

人工濕地日常的維護管理非常重要，管理的程度與出水的水質具有很大關系。日常的管理包括巡檢、水位控制、除雜草、植物補栽、固廢清理、植物收割與處置、填料更換和病蟲防害等。其中，著重注意以下幾點：

1.確保每周分區域巡查不少于兩次，檢查水生植物的病害、有無枯黃、雜草等情況。

2.不同的水生植物對水位要求不同，即使同一種植物，在不同的生長期耐水深度也不一樣。所以，注意水位控制。

3.在植物生長茂盛、成熟后應對植物進行及時的收割，以防枯死植物分解釋放污染物質。一般的植物收割時間為上半年的5-6月份和下半年的9-11月份。秋末初冬植物枯萎后收割前，先降低人工濕地內的水位，待表土干燥后再進行收割，避免工人操作時破壞濕地土壤。收割的植物最好交由專業的再生資源回收公司進行處理和利用。

四、結束語

結合上述內容可以看出，北方人工濕地的運行良好與否與很多因素相關，本文中提到的問題是制約北方人工濕地運行的主要因素，也是容易忽略的因素。搞清楚濕地植物的越冬、種植、管理及建設初衷等問題，對于人工濕地的應用具有指導作用。隨著潛流人工濕地應用的不斷深入，技術與經驗越來越成熟，組合工藝的人工濕地系統將會應用越來越廣。

參考文獻：

[1]楊涓，鄭國琦，張磊.寧夏幾種水生植物組合對氮磷吸收作用的研究[J].北方園藝，2012 （16）：56-59.

[2]劉學燕，代明利，劉培斌.人工濕地在我國北方地區應用的研究[J].農業環境科學學報，2004，23 （6）：1077-1081

[3]HJ20052010人工濕地污水處理工程技術規范.