浅析人工湿地在污水处理中的设计

刘 涛，张 晗

（国家林业局西北林业调查规划设计院，陕西 西安710048）

1 引言

在经济高度发达的今天，水资源的污染日益严重，给我们的经济发展和生活带了很大的困扰。针对这一现状，必须提高污水处理技术工艺，人工湿地可以对污染进行不断的净化，因为它具有这独一无二的净化功能，同时人工湿地技术对资金要求不高、在处理污水过程中表现也十分稳定，通过生物技术的综合运用能够有效地对污水进行处理，因此，得到人们越来越多的青睐。当前在污水处理工艺中人工湿地技术的应用起着重要的作用，这也是本文研究的出发点。

2 人工湿地污水处理技术分析

2.1 人工湿地污水处理技术的发展

德国科学家通过实验发现了芦苇可以去除水中的污染物，随后通过一系列的实验得出详细的数据对这一现象进行分析。后来陆陆续续有研究人员对这种现象继续进行分析，得出了更多的理论数据，同时让这种技术得到了发展。人工湿地处理污水的这一技术随着时间的不断推进，在污水处理的技术上，越来越得到人们的关注。目前人工湿地污水处理技术研究者在它的运用上意见初步地达到了统一，就是人工湿地通过物理、化学和生物的处理方法来达到处理污水净化净化水质的目的。

2.2 人工湿地的植物类型

人工湿地污水处理系统中最主要的植物当属水生类植物，种植这类植物成本也较低，对于水中污染物的去除能力很强，同时还能够产生经济价值和观赏价值。

2.2.1 漂浮植物

漂浮植物常用的有：水葫芦、浮萍、水芹菜等。科学家对这类植物进行了研究分析，发现它们具有以下几个特点：①生命力强，因为它的根须很发达，所以对于周围的环境有很好的适应性；②这类植物总量很大，有快速生长能力；③生育周期短，不会长时期对周围的环境产生影响，这种植物对与氮元素的要求很高，所以对水中富营养化的氮能够很好的吸收。在为人工湿地的植物选取时，要考虑植物本身的优势特点：①人工湿地系统中，对水中的污染物的去除是要靠植物的根茎，进行吸收的，因此，一定要选生物量大、根茎发达、年生育周期多和吸收能力好的植物；②根据植物的不同季节的生长情况不同，可以合理地对植物进行搭配，避免因为植物品种选择搭配单一而出现季节性的功能失调的状况出现。

2.2.2 根茎、球茎及种子植物

这类植物主要包括荷花、马蹄莲、荸荠、芋、菱角等。它们具有很强壮的地下根茎或块根，基本上是季节性休眠植物类型，正常情况下都是冬季枯萎，夏季生长状况最好，这种植物具有以下特点：①对淤泥的环境状况适应能力强，适宜生长在淤土层深厚肥沃的地方，生长离不开土壤，可以很好地生活在污泥情况比较严重的环境下；②具有发达的地下块根或块茎，其根茎的生长对P元素的需求较多，因此这类植物可以很好地去除污水中P元素；③果类植物，其果实的形成和生长成熟都是需要大量的P和K 元素。

对于这类植物的特点，在进行人工湿地植物选取搭配时应予以充分考虑：①首先针对这类植物的特点，一般运用于表面流人工湿地系统和湿地的稳定系统；②利用这些植物的生长（主要是块根、球茎和果实的生长）需要大量的P、K 元素的特性，将其作为P去除的优势植物应用，以提高对污水中P的去除。

2.2.3 挺水草本植物类型

这类植物包括芦苇、香蒲、水葱、水莎草、纸莎草等，是人工湿地栽种植物的最佳选择的一类植物。这些植物的共同特性在于：①适应能力强，或为本土优势品种；②根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对N和P、K 的吸收都比较丰富；③能在无土的环境中继续生长。

2.3 人工湿地植物的种植与管理

人工湿地的植物种植一般在春季或者秋季进行，管理及日常维护，主要注意以下几个方面。

2.3.1 植物栽种初期的管理

人工湿地植物栽种初期的管理首先是要保证它有较高的存活率，湿地植物栽种的最佳时节是春季，这种季节，温度合适，水源充足，植物容易成活。如冬季种植则应做好防冻措施，如在夏季应做好遮阳防晒。要根据实际情况采取措施确保栽种的植物能成活。

2.3.2 控水

为了让人工湿地的植物根茎更好地向下生长，要对湿地的水位做好随时的调控工作，促使植物根茎向下生长。

2.3.3 及时收割植物

人工湿地的植物生长时间比较快，不同的植物在不同的季节，在其生长茂盛、成熟后应对植物进行及时收割，同时对收割下来的进行合理处理和利用，避免造成其他污染或是避免落下的植物枝叶对湿地产生负荷。

2.3.4 做好日常护理

湿地内的杂草应及时做好清除工作，避免对湿地的生态系统造成破坏，防止腐烂等污染，如果遇见暴雨产生积水的情况，要注意对湿地进行水疏通，避免植物死亡。

2.3.5 冬季对植物的处理

对于不耐寒的植物，要做好防寒工作，避免寒冬降临对湿地的生态系统造成破坏，降低或是丧失去污能力。

人工湿地的栽种，要根据季节和植物的生长周期进行合理地选择搭配，要让植物在最短的时间内，增长最大化，覆盖面积最大化，只有这样才能达到最佳的去污效果。人工湿地的管理工作还包括维护湿地系统内的生物多样性，只有这样对污水的处理效果才是最理想的。

2.4 湿地中的微生物

微生物在湿地对于净化水中污染物有很重要的作用，科学表明微生物在BOD5、COD 以及氮等降解的过程中起着重要作用。人工湿地中的微生物主要包括细菌、真菌和放线菌。其中，细菌在湿地微生物中数量最多，占基质微生物总数量的70%～90%。

3 人工湿地污水处理技术的基本类型

将人工湿地污水处理技术按照工程设计和水体状况进行分类，人工湿地污水处理技术总的来说可以分为3种。第一是表面流湿地，这种湿地是不需要砂砾等物质来作为填料的。因此它的成本十分的低，但是这种湿地由于没有填料所以不能够承受住很大的负荷。第二是水平潜流湿地，这种湿地可以有效的去除水质中的污染物，对净化水体来说是最好的湿地，这种湿地受周围环境影响也是比较小的，在任何季节都可以进行使用。第三是垂直流湿地，这种湿地的效果是最好的，几乎将前面两种湿地的优点都结合进来，但是它有一个致命的缺点，那就是成本太高，因此还没有被广泛的使用。

3.1 人工湿地的优缺点

优点：投资成本少，处理效果好，对污染物的缓冲容量大，操作简单，组合多样性、针对性，独特的绿化环境功能等。缺点：容易受到气候的影响，占地面积大，容易出现饱和现象

3.2 人工湿地构造与工程设计

3.2.1 人工湿地的构造

经过理论研究和实验证明，人工湿地底床的长度选在20～50m 之间，同时要满足长宽比例在3∶1以下，如果湿地底床的长度不够，那么形成的湿地处理面积不大，达不到理想的污水处理效果，如果长度过大，较大面积的底床会导致水停滞情况，会让污染物在时间的推移下，沉降到底部，底床如果面积太大的话，植物生产中所需要的水分会更多，有时会很难得到保证。因此，在设计中人工湿地的底床构造要科学合理，要结合污水处理的目标进行科学的计算。

3.2.2 人工湿地对给水的要求

人工湿地的处理污水效果与水力停留时间有着直接性关系，如果时间设定不够，对污水的处理效果将不是很理想，特别是对污水中氮和磷的处理，但是设定时间过长将会导致污水中的污染物在人工湿地中的滞留，这样就会让处理效果产生逆反。因此在设计时要注意到污水的量，浓度，污水中的污染物和人工湿地对污水的处理能力。

3.2.3 防渗漏的设计

人工湿地处理的污水如果渗漏到地下，将会对周围的土壤和底下水资源产生污染影响，因此在人工湿地的技术工艺上要注重防渗漏的技术要求，通过人们的不断研究和时间，得出了较多的防渗漏的技术措施。例如塑料薄膜防渗，水泥砂浆或混凝土防渗，黏土防渗等。

4 结语

建设人工湿处理污水的现象已经成为当今社会的一个热点问题，人工湿地处理污水的这一项技术不仅仅可以很好地处理污水，还能很好地为人们的生活服务。相对于以前的污水处理技术，人工湿地处理污水的这项技术不仅仅在效果上明显提高，而且更加地经济实惠。人工湿地处理污水技术是以物理化学和生物技术作为基础的一种减轻环境污染的一种经济实效的综合方法，人工湿地处理污水在处理污染较轻、水量不大的污水时具有十分显著的效果，我国现在已经建立了很多的人工湿地并运用在了污水处理技术当中了，效果比较不错，不过这种技术研究和应用目前还是有很大的缺点和不足有待提高，这样就需要研究者在这上面花更多的心血和精力，让这项技术得到提高和完善，为污水处理提供最理想的技术支持，给我们一个更加美好的生活环境。

［1］王瑞祥.人工湿地在污水处理中的应用［J］.现代农业科技，2012（11）.

［2］薛 慧.人工系统生态服务研究［D］.杭州：浙江大学，2013.

［3］陈小玉，蒋群科.浅谈人工湿地在污水处理中的应用［J］.农业科技，2014（5）.