人工湿地及其影响因素简述

贾世杰

（青岛理工大学 山东青岛 266033）

随着农村生活水平的提高和城镇化的加速，人均需水量不断提高，农村污水产生量也不断增加。污水种类也不断增加，由原来仅有生活污水发展到包含生活污水和养殖业、农产品加工业等工业废水的混合污水。这些污水大多数没有经过处理直接排放水体。据报道，我国农村每年大约有3000t污水直接排入河道、湖泊等水体，造成自然水体的污染。这不仅影响到农村饮用水源地的安全，还可能造成病原菌的传播。目前成熟的城市污水处理技术虽然处理效果好，但要求污水来源相对集中，污水量稳定，无法满足农村污水来源分散，污水量较小，水量不稳定的特点。

（3）过分重视专业素养而忽略综合素质的培养，高校在培养小语种人才时，不仅要重视学生的对知识系统的掌握，并掌握基本的听说读写能力外，还能够在本专业进行更广泛、更深入的研究。但目前高校教师教学重点在语法等方面，从而使培养出来的学生成为“哑巴外语”不能够真正的在实际中应用，因此高校的及哦啊学方式也面临转型。

湿地指天然或人工形成的沼泽地等带有静止或流动水体的成片浅水区，还包括在低潮时水深不超过6米的水域。人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水有控制的投配到人工湿地上，污水在沿一定方向流动的过程中，通过土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，可以实现对污水进行处理的目的。

人工湿地处理系统不仅运行管理方便、脱氮除磷效果好、出水水质好，而且具有一定的景观效应，在农村污水处理中具有广阔的前景。

1 人工湿地处理系统的构成

填料、植物、微生物（细菌、真菌）和动物是构成人工湿地系统的主要组成部分。

土壤，是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成大自然主体，广泛存在于地壳上。土壤中富含的有机质和植物所需矿物元素，可以为植物的生长提供充足的营养。疏松的土壤微粒组合起来，形成充满间隙的土壤的形式，空隙间充满水和空气，为植物和微生物的呼吸提供氧气。根据土壤颗粒的大小和土壤的疏松程度，土壤表现出不同的形态，对植物和微生物的生长的影响也不尽相同。当土壤基质Eh=-200mV，湿地对和TN去除效果较好；Eh=200 mV，有利于TP和COD的去除。粉砂质土壤对和COD有较好的去除效果；黏土对TN和TP去除率更高。

按照系统布水方式的不同或水在系统中流动方式的不同，一般可将人工湿地分为4种类型：自由表面流、水平潜流、垂直潜流和潮汐潜流湿地[2]。

徐德福等的研究表明蚯蚓的引入对植物的净光合和蒸腾作用有较大影响，对芦苇的影响尤为明显，净光合作用提高了81.4%，蒸发、蒸腾量增加了92.1%。蚯蚓加入后对COD的去除效果影响最为明显，最高达79.6%，对、TN、TP的去除效率也有所提高，分别为6.6%、6.8%、4.6%[9]。

微生物是人工湿地净化污水不可或缺的重要组成部分。人工湿地中的微生物主要去除污水中的有机物质和氨氮，某些难降解的有机物质和有毒物质可以通过微生物自身的变异，达到吸收和分解这些有机物质和有毒物质的目的。

2 人工湿地的类型

填料也成基质，一般由土壤、细沙、粗沙、砾石、碎瓦片或灰渣等构成。填料不仅是植物和微生物的生长介质，还可以通过吸附、过滤和沉淀作用直接去除污染物。

3 人工湿地影响因素

3.1 植物对湿地系统的影响

人工湿地系统中常用的植物有芦苇、灯芯草、香蒲、香根草等。不同植物种类和植物量对湿地系统的处理效果有较大影响。王永秀等[3]的研究表明芦苇、象草、风车草、再力花、香根草对COD、TP的综合去除能力逐渐减弱。陈俊宏等[4]的研究表明美人蕉对总磷和氨氮的去除率明显高于其他实验植物。暨南大学石磊等人对湿地系统植物量对水质的净化效果进行了研究，发现各种植物的处理效果与植物量呈现明显的正相关。不同种类的植物，对COD、BOD5、TN、NH4-N的去除率与生物量年产率呈明显的正相关。芦苇分布广泛，我国大部分地区都可种植，植株高大，生物量和生物量年产率高，对COD、BOD5、TN、NH4-N去除率高，强大的根系可以防治湿地水土流水。成片的芦苇荡开花季节有较高的欣赏价值，收割的芦苇是优良的造纸原料，是一种优良的人工湿地植物。

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3.2 基质对湿地系统的影响

理论上来说，内部控制就是指企业一定程度上为了实现自身的经营目标，保护企业财产的安全性和完整性，保证企业会计信息的准确性，从而确保企业制定的经营方案能够被有效执行，进而企业通过对内部的调整和自我约束以及规划和评价来保证企业经营活动的有效性和经济性。

基质是人工湿地系统中重要组成部分，不仅为植物的生长提供依托，还是微生物生长繁殖的重要载体。基质的空隙还是氧气存在的空间，为微生物和植物的根系呼吸提供氧气。Vacca等的研究表明，人工湿地对有机物起去除作用的主要是基质中的微生物，而基质中硝化菌、反硝化菌的代谢作用是人工湿地去除氮的主要途径。不同基质对污水的处理效果具有显著影响。目前常用的基质材料有煤渣、沸石、草炭、蛭石、页岩、砂和各种土壤等以及不同基质的组合，各种常用的基质及其对污水的处理效果比较见表1。

表1 不同基质湿地处理效果

陈先生带女儿去商场，人多，走散了，陈先生四处寻找，正着急，听到广播：“陈X X小朋友,你妈妈在1楼服务台等你，听到广播后请……”陈先生纳闷，这孩子名字咋跟自己一样？到一楼一看，女儿在那候着呢！问其：“为何不说陈X X先生，你女儿在一楼等你？”，答曰：“怕有坏人听到，冒充家长把我强行掳走……”

蚯蚓通过对有机质的消化分解，改善了微生物的生活环境，增加了微生物的数量。蚯蚓人工湿地细菌数量比对照组高出1.4～2.1倍，氨化细菌高出1.2～2.7倍[10]。蚯蚓通过对植物根系生长的促进和细菌数量增加，也增加了基质中脲酶的数量。有研究表明，脲酶活性和氮的去除率有较明显的正相关性。

3.3 蚯蚓对湿地系统的影响

蚯蚓是对环节动物门寡毛纲类动物的通称。蚯蚓的运动和排泄物对改善土壤的质量非常有益，可使土壤的透气性保持良好，增加土壤有机质并改善结构，还能促进酸性或碱性土壤变为中性土壤，增加磷等速效成分，使土壤保持健康状态。一只健康的蚯蚓每年能翻转一英亩中的20~40t泥土。蚯蚓作为分解者引入人工湿地系统，可以丰富湿地食物网，延长食物链，提高人工湿地的净化能力。

湿地中生长的植物包括挺水植物、沉水植物和浮水植物。植物的存在可以固定床体表面、提供良好的过滤条件、防治湿地被淤泥阻塞、为微生物提供良好根区环境[1]。

合肥至淮南，两个半小时车程。妻子下午两点多钟走进家门，一屁股坐在客厅沙发上，“哇哇啦啦”，失声哭起来。我丈二和尚摸不着头脑，心想她是在合肥跟大姐发生了争吵，或是半路上遇见了不良路人？妻子一边哭一边说，我在家待一个好好的，干吗要去合肥自找不自在。我好不容易听明白缘由，心里轻松地笑起来说，不是红斑狼疮不好吗？花一点钱算什么！妻子说，这是花钱的事吗？明明就是一个坑害人的骗局！我说，或许医生怀疑红斑狼疮，自有他的道理。妻子说，你不知道我上午半天是怎么过来的，那一刻我跳楼去死的心都有了。妻子不是心疼钱，是受到了大惊吓。

从表1中可以看出，不同的基质对于污水的处理效果影响较大，和TP的去除率在30%～90%之间变动。同一基质对所有污染物的去除效率不能同时达到最大值。

3.4 温度对湿地系统的影响

温度对湿地系统的影响主要有两方面，一是对植物的影响，一是对微生物的影响。

温度对植物的影响不仅表现在对植物总量的影响，还能决定湿地的优势物种。湿地系统氮的去除主要依靠硝化细菌和反硝化细菌的作用。温度对硝化细菌和反硝化细菌的生长繁殖和活性都有较大影响。硝化反应在10℃以下就会受抑制，在6℃以下速率急剧下降[11]，在4℃以下基本停止[12]。反硝化反应速率在15℃以下急剧下降[13]。当温度低于4℃时，生物处理废水的效率接近于零[14]。对于我国北方地区，冬季气温可以达到零度以下，植物地上部分死亡，微生物活动基本停止，污水处理效率急剧下降。需采取措施才能保证湿地系统正常运行。

3.5 负荷对湿地系统的影响

负荷是影响人工湿地系统处理能力的首要因素，是集中反映人工湿地工作性能的重要参数。负荷分为水利负荷和污染负荷。

“那不行，”何北说“咱爷爷多要面儿呢，宝贝孙子让人女的给蹬了，他老人家还不得心梗，再说你妈还不打上门儿去？”

污水中的各种污染物质是污水处理中要去除的对象，也是湿地中植物和微生物的营养来源。一般来说，适当的污染负荷才能保证人工湿地系统的正常运行，进水中过高或过低的污染负荷均会降低其处理效率。过高的污染负荷还可能造成基质的堵塞和影响植物的生长。研究发现一定范围内，TN、NH4-N及TP的去除率一般随着进水浓度的增加而增加；而COD、BOD及SS去除率随着进水浓度的下降而逐渐下降。

水力负荷是影响人工湿地系统处理效率的另一个重要因素。过低的水力负荷，人工湿地系统的处理能力得不到充分利用，造成资源的浪费；过高的水力负荷则会对湿地造成冲击，降低湿地的处理效率，造成污水排放超标，严重的还会造成湿地系统的崩溃。

4 展望

人工湿地系统作为一种具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低，管理方便、兼有绿化功能等特点的污水处理系统，正在广泛用于中、小城镇的污水处理、江河湖泊的富营养化处理和城市园林。影响人工湿地系统运行效果的因素较多，各因素相互联系相互影响，很难确定一定的运行条件。

[1]成水平,吴振斌,况琪军.人工湿地植物研究[J].湖泊科学,2002,14（2）:179-183.

[2]徐文杰,姜磊,王其东,等.垂直流与水平流人工湿地污水净化效果的对比研究[J].环境保护与循环经济,2013,33(4):35-37.

[3]王永秀,杨立君,彭立新,等.垂直流人工湿地植物品种净化效果分析.环境科学与技术,2009,32（6c）:229-231.

[4]陈俊宏,高旭,谢伟丹,等.植物对潜流人工湿地净化微污染水效果的影响研究[J].环境工程学报,2012,6(2):515-518.

[5]刘慎坦,王国芳,谢祥峰.不同基质对人工湿地脱氮效果和硝化及反硝化细菌分布的影响[J].东南大学学报(自然科学版),2011,41(2):400-405.

[6]徐德福,李映雪,郑建伟,等.基质对人工湿地污水蒸发量及净化能力的影响[J].中国环境科学,2011,3l(6):927-932.

[7]王晓雪,李杰,钟成华,等.基质对人工湿地脱氮除磷效果影响研究[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2011,28(5):536-539.

[8]王媛媛,张衍林,人工湿地的基质及其深度对生活污水中氮磷去除效果的影响.农业环境科学学报,2009,28(3):581-586.

[9]徐德福,李映雪,王让会,等.蚯蚓对湿地植物光合特性及净化污水能力的影响[J].生态学报,2011,31(17):4907-4913．

[10]王国芳,吴磊,徐雪玲,等.蚯蚓对垂直流人工湿地微生物量及脲酶活性的影响.东南大学学报（自然科学版）,2010,40(5):1013-1018.

[11]PICARD C R,FRASER L H,STEER D.The interacting effects oftemperature and plant community type on nutrient removal in wetlandmicrocosms[J].Bioresource Technology,2005,96(9):1039-1047.

[12]莱士s,帕金G,考思c.寒冷地区污水处理的人工湿地设计与运行[J].中国环保产业,2003(6):40-42.

[13]BRODRICK S J，CULLEN P，MAHER W，et al．Denitrificationin a natural wetland receiving secondary treated effluent[J]．Water Research.1988,22(4):431-439.

[14]崔芳.城市湖泊污水处理影响因素试验分析[J].人民黄河,2009,4(31),313-316.