人工濕地污水凈化處理系統研究

高雅彬

（蘭州博文科技學院，甘肅 蘭州 730101）

在地球上，有一個天然的凈化系統，被稱為“地球之腎”的濕地，是地球上重要的生態系統。在人們了解了大自然神奇的功效之后開始對其系統進行研究，根據不同地區的地理特征與污染物的類型，建立起了人工濕地。目前人工濕地作為高效便捷且易于操作的污水凈化處理系統被人們熟知。當然，在實際運用過程中，人工濕地還存在很多不足和需要改進的地方，本文就主要問題做簡單論述，并給出相關建議，以期給人工濕地的改善提供一些思路，為人工濕地污水凈化處理系統的發展做出一點貢獻。

1 人工濕地污水處理系統概述

人工濕地是由基質、植被、水體和微生物共同組成的。這幾個因素相互促進、共同發展，缺其中任何一個因素都會導致工人濕地的污水處理功能大打折扣，甚至失效。

1.1 基質

人工濕地是在一定的長寬比和底面坡度的洼地上，根據當地的自然環境與污水處理的類型來進行合適的填充，填充的材質主要有礫石、砂、土壤以及其他填料。這些主要是用來支撐植被、儲蓄污水以及微生物活動的場所，是構建生態系統的基礎。

1.2 植被與植物

植被在污水處理系統中起著至關重要的作用，例如蘆葦和蒲草可以給基質輸送氧氣，凈化環境，給微生物的活動創造良好的環境，利于微生物的生存與發展。如好氧微生物、兼氧微生物、厭氧微生物等有利于分解有機物、脫氧去磷微生物的生長和附著。

1.3 水體系統

水體系統是人工濕地凈化體系中非常重要的一個因素，受多重因素影響，例如降雨、溫度、基質的填充物以及植物等方面都會影響人工濕地的水體系統。因此在建立人工濕地之前需要對各個方面和結果有模型與評估，以獲得充分的數據，在數據之上進行水體系統的管控。

1.4 微生物

植被的有效覆蓋有利于微生物的生存與發展，而微生物的生存與發展對污水的凈化有些至關重要的作用。且相關因素是相互關聯，相互作用的。

2 人工濕地的主要類型及面臨的問題

人工濕地系統根據植物類型和水體流動可以分為不同的類型。根據植物類型可以分為浮生于表面的植物系統、挺力于基介中的植物系統以及沉于水下的植物系統。我們一般習慣于將人工濕地的分類按照水體流動的不同方式來進行分類，大致可以分為水體在表面流動的人工濕地、水體在介質中水平流動的人工濕地以及水體在介質中垂直流動的人工濕地[1]。

2.1 水體在介質表面流動的人工濕地

水體在介質表面流動的人工濕地類似于大自然中的濕地，將污水緩慢的放在人工濕地表面流動，主要依靠植物和植物周邊衍生的微生物對污水中的有害物質進行分解。這種方式操作相對簡單，制作和運行的成本也比較低，但是問題相對比較明顯。其主要問題有：占地面積較大，且去污能力有限，并且受天氣影響較大，夏天容易滋生蚊蠅，散發臭氣；冬季表面容易結冰，影響系統的運行與發揮。

2.2 水體在介質中水平流動的人工濕地

一個人工濕地可以有一個或者多個填充床，在床體上再填充基質，此外在床體下方設置防滲防漏層，以保護地下水源。水體在介質中水平流動的人工濕地相對于表面流人工濕地有非常明顯的優點，不受環境的影響，且污水處理量有明顯的增加，微生物的作用可以得到充分的利用和發揮，衛生條件相對比較好。其主要缺點是操作相比表面流人工濕地復雜，且費用比表面流人工濕地相對高一些，另外防水層需要嚴格做好，不然對地下水污染較大。

2.3 水體在介質中垂直流動的人工濕地

水體在介質中垂直流動的人工濕地結合了前面兩種的特點，硝化能力高于平流人工濕地，處理氨氮含量較高的污水處理能力強，但對于有機物的處理能力稍稍有所欠缺。并且控制起來相對來說比較復雜，并且對環境要求比較高，此外在夏季同樣容易滋生蠅蟲。

3 完善人工濕地污水凈化系統的方案與建議

人工濕地普遍存在占地面積與污水處理效能不能正比，也就是說建造人工濕地需要較大的面積，一般是傳統污水處理廠的2～3倍左右，但是大部分的污水處理的效能不理想。其次人工濕地的維護比較重要，而定期的維護需要有備用池，且需要對介質進行定期去淤，對植物進行收割，如此才能使人工濕地的去污功效持續進行。所以針對這些問題提出一些可行性方案與建議，以供參考。

3.1 建造人工濕地前做好設計與規劃

規劃的前提是對當地的氣候、土壤以及污水類型做好調查與研究，將其整理為數據模型，在數據模型的基礎上進行科學的設計與規劃。這是建造人工濕地的前提。各個地區的氣候不一樣，其空氣中的濕度也會有所差異，一般來說空氣中的濕度與降雨對表面系統人工濕地影響較大，所以在做數據準備時需要充分考慮氣候的因素。同樣的，污水的類型對平流系統與垂直系統的選擇有著重要影響，只有清晰主要污水的類型，才能在濕地類型選擇中更有依據，因為不同類型的濕地其優勢也是大不相同的。

3.2 備用池的規劃

備用池是準備工作中非常重要的一環。濕地面積的大小與濕地的形式和污水處理類型有關，就目前來說平流系統和垂直系統的人工濕地相對表面層的人工濕地更具優勢一些，可以根據污水處理的類型來進行合理的選擇。在這個過程中需要考慮濕地與污水的飽和程度比，面積太小在后期容易發生淤堵，給后期維護增加工作量與難度，面積太大其飽和度不夠會帶來額外的成本，不利于企業的經濟效益提升，所以其面積大小需要充分考慮。

3.3 介質的合理選擇

介質的選擇是否合理直接影響污水處理的效能。在選擇介質時要注意其承載植物生長的性能以及微生物附著性的強弱，另外還需要注意其損耗性的問題，確保長期使用不容易變形，介質本身不是污染源且過濾凈化效果好等一系列特性。每一種介質都有優勢與劣勢，因此在選擇時應當充分考慮優勢，用不同類型的介質做劣勢補充，爭取其優勢最大化，將劣勢最小化，做到效果與經濟的最優化[2]。

3.4 植被層的合理選擇

不同的植物有著不同的特性，人工濕地植被層的選擇需要重點考慮去污的性能。例如表面流動系統的人工濕地和垂直流動的人工濕地可以增加捕蠅草的種植，利于凈化環境，減少蠅蟲的滋生，確保人工濕地在夏季能正常運行。平流系統的人工濕地可以充分考慮藻類植物的特性，根據污水處理的要求按照比例進行種植，這樣既增加了污水處理的效能，同時充分利用了有效空間，凈化了環境。

3.5 完善維護系統

無論是表面流系統、水平流系統還是垂直就系統都需要做好維護。如果不做好維護，就會導致濕地發生淤堵，最終影響濕地凈化污水的效能，所以維護系統至關重要。平時需要及時對人工濕地的情況做好監測，當濕地出現飽和或者淤堵現象時，利用備用池進行有效疏導。簡言之在做系統維護工作時需要注意細節，隨時處理好安全措施，以確保濕地工作的有序進行。

4 結論

總而言之，就目前而言人工濕地是污水處理和凈化的有效方式，這種方式已經普遍運用于國內外的污水處理系統當中，為環保做出了卓越的貢獻。雖然其中存在較大的改進空間，例如占地面積過大，植物根系較淺且容易早衰，長期累積物容易造成介質阻塞，不能充分發揮其作用等一系列問題，但其重要性不言而喻。目前各地區人工濕地污水處理系統可以根據凈化污水的不同和地區的特點選擇合適的介質以及植物，并且積極做好維護工作，將污水處理的效能做到最大化。