人工湿地污水处理技术及应用前景分析

张璐

摘 要：人工湿地是由人工打造的生态系统，其可以作为一种新型污水处理技术来对生活污水和工业废水进行有效处理，人工湿地在处理污水过程中主要是将物理方法、化学方法和生物方法有效结合，具有低能耗、高效的特点。文中从人工湿地污水处理技术概述入手，分析了人工湿地去污原理，并进一步对人工湿地污水处理技术在我国的应用进行了具体阐述。

关键词：人工湿地；污水处理技术；类型；去污原理；应用

中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）25-0156-02

前言

随着我国工业的快速发展，近年来我国水体呈现出严重污染的态势，特别是水体富营养化现象十分严重，不仅破坏了水体的生态系统结构，而且还打破了水体生态系统的平衡，导致水体中藻类疯长，水体功能不断弱化，对人和水生动物的生存和发展带来了严重威胁。这也使人们加大了对生活污水和工业废水深度处理的研究力度。当前人工湿地污水处理技术在深度处理生活污水和工业废水方向的应用是生物治理的重要研究内容，而且取得了一定的成效。人工湿地在对污水处理方面发挥着越来越重要的作用。

1 人工湿地污水处理技术概述

人工湿地是模拟自然湿地由人工建造和控制，并以人工湿地填料作为基础，种植特定湿地植物，从而形成人工湿地生态系统。因此可以充分的利用人工湿地生态系统中的化学作用、物理作用和生物作用来对污水中的营养物质和有害污染物进行吸收分解，实现污水的高效净化。而且利用人工湿地来对污水进行深放处理，可以充分的发挥出资源的生产潜力，防范环境的二次污染，对于一些污水处理量不大及管理水平不高的城市非常适合，能够有效的解决这类城市存在的生态问题。

当前人工湿地可以分为几大类，具体包括表流人工湿地、潜流人工湿地、垂直流人工湿地。表流人工湿地主要特点是水位线处于地面以上，在水里种植植被，而且植被没出水位线，在这种类型的人工湿地中，由于污水仅在基层表面流过，因此对N、P的去除率处于较低水平。潜流人工湿地中由于水位在地面以下，水流通过基质透入到床底。这种情况下，污水通过基质，能够与生长在基质表面的微生物充分进行接触，有效的提高了污染物的去除率。而且污水处于地表下进行流动，卫生条件相对较好，这种湿地处理系统具有非常好的应用前景。垂直流湿地中，污水会随着水流垂直流动，通过湿地后，会流入到出水端底部的集水管，并排出系统，相较于其他两种系统，这种系统需要较高的基建水平，在實践中应用相对较少。

2 人工湿地去污原理分析

2.1 人工湿地净化污水的原理

人工湿地对污水进行深度处理时，其主要是利用自然生态系统中物理、化学和生物三重作用来实现净化污水的效能。因此湿地系统要求的洼地不仅要具有一定的长度比例，同时底面还有一定的坡度，利用土壤和填料混合来作为填料床，净化过程中污水会流动于床体的填料缝隙中，或是在床体表面流动。还要根据基质填实的材质和粒径配比来选择适宜的净水植物进行种植，从而将其打造成为一个独立的动植物生态环境，污水经过湿地系统后，经过了沉积、过滤、吸附和分解等作用达到净化的效果，从而完成湿地对污水的有效处理。

2.2 人工湿地污水处理技术的去污机理

2.2.1 对COD和BOD的去除机理。在去除污水中的有机污染物时，可以利用潜流型人工湿地较强的降解能力，达到良好的降解效果。同时利用植物根系中生物膜的吸收和代谢来分解可溶性有机物。

2.2.2 对氮的去除机理。在污水的氮去除过程中，主要是利用人工湿地中植物吸附功能和离子交换作用，更好的发挥微生物的硝化功效和反硝化作用来实现去除氮的目的。在湿地系统中，植物能够向根部输送氧气，以此来在湿地内部产生连续的缺氧、厌氧和好氧的状态，以此来形成诸多串联或并联的处理单元，并同时进行硝化和反硝化操作，不仅能够有效的去除氮，而且对复杂的有机物也能够达到有效的降解目的。

2.2.3 磷的去除机理。利用人工湿地去除磷过程中，主要是通过植物、微生物及填料床三者的协同作用共同达到去除磷的目的。这其中吸附与化学沉淀发挥出非常重要的作用。在湿地系统中去除磷过程中会受到较多因素的影响，这其中植物对于污水中可溶性磷酸盐的去除发挥着重要的作用，主要是发挥植物的吸收和同化作用，将其合成为相应的有机成分，通过收割植物来达到去除磷的目的。

2.2.4 重金属的去除机理。利用人工湿地去除重金属过程中，主要是依赖于植物的吸收、微生物的富集、基质的吸附沉淀等来达到去除的目的。而且在具体操作过程中，还需要设置必要的前处理和后处理设施，与人工湿地一起共同构成人工湿地污水处理系统。

3 人工湿地污水处理技术在我国的应用

3.1 人工湿地污水处理技术的应用优势

利用人工湿地来对污水进行处理，不仅工程建造具有较好的经济性，而且设备维护更为简单，相较于普通污水处理厂的成本，人工湿地污水处理系统建设成本和运营成本仅为其百分之十左右，因此具有非常好的经济效益，可以大面积进行推广使用。

在当前人工湿地污水处理系统中，其组成主要为人工基质及水生植物，这其中人工基质能够选择的范围较大，许多材料都能够作为填料，但不同的填料组成的基质其去污能力也存在一定的差异，因此在选料时，需要针对污染物种类和性质来选择适宜的填料组织，以便于达到良好的污水处理效果。在人工湿地污水处理系统中，水生植物种类具有多样性特点，不同的水生植物对污染物净化能力也不相同，因此要选择适宜的水生植物，从而提升湿地对污水的净化能力。

利用人工湿地处理污水过程中，当进水浓度处于较低水平时，其对COD、氮、磷、农药及重金属的去除率都达到了较高的水平，优于传统的污水处理工艺，具有较强的去污能力。

3.2 人工湿地污水处理技术的不足endprint

相较于传统污水處理工艺，利用人工湿地来对污水处理具有较多的优势。但由于人工湿地处理污水机理具有一定的特殊性，在具体污水处理过程中容易受到气候环境变化的影响，特别是在我国北方地区，冬季会对湿地污水处理功能带来较大的限制。而且在人工湿地污水处理过程中，其主要是储存于自身系统来完成去污净化，随着重金属及有机物的不断累积，会有大量微生物繁殖生长，这种情况下一旦维护操作不合理，则会导致淤积问题发生，降低水体的传导性和处理效用。同时还要定期对基质进行去污处理，避免水体中基质饱和情况下失去去污能力。

3.3 人工湿地污水处理系统的工艺流程

人工湿地污水处理系统由预处理单元和人工湿地单元组成。通过合理设计，可将BOD5、SS、营养盐、原生动物、金属离子和其他物质处理达到二级和高级处理水平。预处理的目的主要是减少污水中的悬浮物，防止湿地填料堵塞，确保人工湿地生态系统的稳定性，增加湿地处理寿命和处理能力。其设施包括格栅、沉砂池、沉淀池。人工湿地系统一般工艺流程如下：污水→格栅→沉砂池→沉淀池→人工湿地→出水。

3.4 人工湿地在我国的应用前景

利用人工湿地对污水处理，作为一种全新的污水处理方式，无论是从投资，还是从日常运行费用方面考虑，其都具有非常好的经济性，可谓是集环境效益、社会效益和经济效益于一体。但基于当前我国经济的发展水平，当前利用人工湿地来处理污水过程中二级处理工艺和三级处理工艺的普及和推广还存在较大的难度。虽然我国地域辽阔能够有效解决人工湿地占地面积大的问题，但在实际应用过程中，还应该尽量的节约土地，尽可能的选择荒废的地段来建设人工湿地。同时还要与当地实际情况有效结合，选择适宜的湿地系统和适宜的植物。充分的吸取和借鉴其他国家的成功经验和先进技术，从而使人工湿地能够更好的服务于我国的污水处理事业。

4 结束语

利用人工湿地来对污水进行处理，相较于传统污水处理工艺，无论是工程造价、运营成本还是去污效果都具有较大的优势。但在实际应用过程中，由于还受到诸多因素的影响，因此各地需要针对自身的实际情况，合理发展和应用人工湿地污水处理技术，确保达到良好的污水去除效果，更好的推动我国污水处理事业的健康、持续发展。

参考文献：

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