人工濕地去污能力的影響因素

楊飛

（濟寧市生態環境信息和技術中心，山東濟寧 272000）

0 引言

自1970 年代以來，由于人工濕地其良好的去污處理效果、少量的投資、較低的能源消耗以及易于管理，在歐洲和美國得到大力發展。中國從1980 年代開始研究和應用人工濕地，經過20 年的發展，人工濕地已廣泛用于農田的排灌、城市生活污水、工業污水等方面。隨著農業生產的發展和人口的不斷增加，水的環境問題已成為嚴重制約人類發展甚至生存的因素。因此，尋求有效的污水凈化方法以實現水資源的可持續利用已成為關注的焦點。經過數十年的艱苦努力，研究人員已經建立了許多有效且成熟的污水處理方法，包括人工濕地，這些方法由于其優點（如廉價的構造和運營成本以及易于維護）而逐漸流行。

1 人工濕地的發展歷史和現狀

人工濕地污水處理系統是指由飽和底物、植物、動物以及新出現和淹沒的水體組成的復合體，它們是人工設計和構建的以模擬人類使用并受益的自然濕地。人工濕地單元主要由可滲透的底物（例如泥土、沙子、礫石等）組成分為地表、地下、垂直流濕地。

2 人工濕地去污原理

2.1 植物凈化機制

水生植物在污水凈化過程中的作用：①提供氧氣；②吸收污染物；③保持系統的穩定性；④為微生物提供結合位點。植物根部的生長改善了衛生填埋場掩埋場的滲透性，創造了一個有利于微生物降解有機污染物的良好環境，并促進了污水在整個人工濕地橫截面上的均勻分布。

2.2 微生物凈化原理

微生物它們是出現在各種污水中的第一個生物類，它們可以吸收和降解污水，還可以為它們捕獲溶解的組分使動植物共生。一些研究人員研究了污水中氮和磷的凈化率與由水葫蘆和西洋菜建成的濕地相關細菌的空間分布之間的關系，并發現細菌是造成這種現象的限制因素。這主要是因為當受影響的水中含有較高比例的不溶性磷化合物和可溶性有機磷時無法被植物吸收、基質的吸附、沉淀、儲存。

3 人工濕地處理生活污水的現狀與發展趨勢

在人工濕地系統最初開發時，我國主要使用人工濕地處理普通城市生活污水中的二次廢水和長期廢水，但如今，這種先進技術已經得到了不斷改進和完善、發展。它已逐漸用于各個領域，包括農業和畜牧業廢水處理和公路道路廢水處理。

3.1 當前的發展狀態

由于這種廢水處理方法的諸多局限性，很難完全普及。在某些城市，即使已經建立了人工濕地系統，由于技術限制效果不是理想的，并且資源使用尚未達到最佳效果。此外，對于一些土地資源匱乏的城市，在建設人工濕地系統方面仍然存在許多困難。主要原因是我國大多數城市的氣候為溫帶或亞寒帶。

3.2 發展趨勢

人工濕地系統的價值不僅是環境保護，而且其潛在價值還具有經濟和社會效益。另一方面可以在濕地表面上種植一些經濟上有益的植物。生活廢水中富含的有機物可用于為植物提供所有養分，并為人們帶來經濟利益。

4 人工濕地污染影響的兩個因素

4.1 濕地的水力條件

（1）維護時間。由于植物需要一些時間來吸收養分并通過微生物分解污染物，因此濕地中的水保留時間越長（最好接近理論停留時間），養分和沉積物將被更有效地吸收到水中。

（2）濕地水位。在濕地系統中污水的平均深度與濕地類型、體積、操作過程中使用的水力負荷、水力停留時間以及其他因素相互作用。還取決于污染物的類型、維護系統變化和其他因素影響，其中所選植物種類是重要因素。

4.2 濕地類型

（1）在地下流工程濕地系統中植物根部以及上層土壤和垃圾填埋場中生長，它們用于凈化污水和植物，氧氣被輸送到系統中。

（2）人工垂直流濕地它可以用于處理高濃度氨氮污水，并且可以在高水力負荷下長時間運行。

4.3 濕地植物

植物可以直接吸收氮和磷等營養物質，而且還對根部產生影響，并促進含氮物質的氧化和分解。其中的水生植物必須適應在通常充滿水、大量生物質和強吸收能力（例如蘆葦、香蒲、浮萍）的基質中生長。應當指出，某些濕地植物通常種植在浮床中，以避免不同物種之間爭奪光、水、養分等資源的種間競爭，并防止植物干擾并分泌次級化合物，抑制其他物種的生長。此外，必須定期收割植物以減少污水中的養分并防止二次污染。

4.4 溫度

由于植物可以直接吸收一些氮和磷在夏季和秋季溫度最高時吸收效果最強。反之在濕地中溫度越低有機物的去除率隨之降低，新陳代謝減弱有機物的消耗降低。

4.5 濕地基質

基材主要包括土壤、礫石、多孔介質、硅灰石這些基質在施工初期將人工濕地的基礎分層設計。通常，應盡可能使用排水性能好的顆粒。

5 人工濕地主要問題

（1）經過一段時間的運行，人工濕地將被不同程度地阻塞，阻塞后的處理能力將大大降低。因此，有必要找到一種更有效的方法來處理人工濕地的堵塞。

（2）蚊子和蒼蠅是必須控制的濕地生態食物網之一。自生態學開始以來，引入諸如蚊子魚等以蚊子為食的動物可以控制蚊子的繁殖，并且在控制蝙蝠或其他鳥類方面也非常有效。矮小植物種植在靠近水的地方，每年收割一次，以防止蚊子形成生存環境。

（3）人工濕地與傳統的廢水處理過程不同，后者可以在完成后立即產生效果。由于植物生長根發育，微生物繁殖和優勢種群形成的各個階段，從開始到成熟需要很長時間，通常大約需要2 年。

（4）由于濕地生境中氧氣的缺乏和溫度的影響，各種濕地對氮，磷和氨氮的去除通常不能令人滿意。

6 總結

近年來，環境污染和資源枯竭已成為全球性問題。水污染對人們的生活影響最大，這就是為什么日常生活中的廢水處理也受到越來越多關注的原因。有許多常用的廢水處理方法，例如混凝、過濾、離子交換和反滲透。用人工濕地處理生活廢水的方法價格便宜、易于操作、環境優美，是各行各業的首選。所以濕地污水綜合處理技術已成為傳統污水處理工藝的經濟替代方案。因此，在分析限制濕地清潔效果的因素時必須考慮要達到的目標和當地的自然條件，根據國情提高認識和開展具體研究，選擇合適的應用領域并大規模實施是國家和人民利益的重中之重。