探讨人工湿地技术对城市污水处理的应用及管理措施

谭剑钊

（广州市水电建设工程有限公司　广东广州　510060）

前言

自改革开放以来，我国社会经济得到了迅速发展，但过去粗放型的发展也造成了较为严重的环境污染问题，如何处理城市污水、解决河流污染问题是重中之重。依靠化学、物理及生物的协同作用，人工湿地可以起到净化污水、处理污染的作用，同时，人工湿地本身具有一定生态修复功能，可以调节气候、提动水资源、净化空气。

1　人工湿地污水处理技术作用

人工湿地污水处理技术可以对城市污水进行有效处理，在城市污水中，多包涵含碳化合物、悬浮物、磷、含氮化合物等。人工湿地碳循环可以有效排除湿地内部的碳，在湿地中，有很多生物都会对降解当中的碳源予以依赖；对于悬浮物来说，人工湿地可以让悬浮物得到沉淀与俘获，在湿地当中，植物腐殖质、低流速都可以让悬浮物沉淀得到有效促进，并拦截颗粒物质；对于磷来说，人工湿地具有吸附作用，其主要磷循环包含了吸附、解吸附、突然循环、植物吸收、腐烂释放及矿化，和湿地中氮循环过程相比，磷循环过程中的磷化合价不会发生变化，对于磷的去除效果要好于对于氮的去除效果[1]。

2　人工湿地技术在城市污水处理中的应用

2.1　表面流人工湿地的应用

表面流人工湿地的水面较为开阔，可以终止浮游植物、浮叶植物等，如图1所示。

图1　表面流人工湿地处理技术

结合图1，结合基质类型，在实际应用中，为对流向进行控制、对渗漏现象予以避免，需要使用衬垫层与护坡。通过沉降、过滤、氧化及还原等环节可以净化流经湿地污水，表面流湿地和自然湿地较为接近，因此，表面流湿地往往会引来野生物寄居。一般情况下，在城市污水处理中，表面流湿地技术多被用为深度处理手段，除此之外，在地下水修复、矿井废水处理以及垃圾渗透液的处理中，这种技术的应用也可以取得良好效果，其投入建设、维持运行的成本相对较低，具有良好经济效益。

2.2　潜流人工湿地的应用

2.2.1垂直潜流人工湿地

垂直潜流人工湿地处理技术可以让水平流湿地中氧气转移速率提高，可以让销化氨氮能力增强。最初阶段，垂直流人工湿地处理多是利用单管直接进水至湿地，以此来完成布水工作，现阶段，其布水形式已经相对丰富，如多点布水、上向流、潮汐流等。因这种技术具有较强的销化能力，因此，在处理垃圾渗透液、食品厂废水中多有应用，在城市生活污水的处理上很少应用这种技术。

2.2.2水平潜流人工湿地

在水平潜流人工湿地中，基质表面高于污水运行水位，污水运行水位直接接触湿地植物地下部分，如图2所示。

图2　水平潜流人工湿地

结合图2，在水平潜流人工湿地中，包含植物、砾石基质以及多种水位控制装置及防渗设施，在应用此种技术时，因为并非直接暴露污水，让病菌传播可能性得到减少，同时，此种技术的应用可以在一定程度上防止蚊蝇出现。和表流湿地技术相比，水平潜流人工湿地处理技术的应用在建设费上相对较高，但是和其他污水处理技术相比，其投入成本中等偏下。现阶段，在小城镇污水二级处理和工业废水处理中，这种水平潜流人工湿地处理技术得到了较为广泛的应用，在水位之上的这种机制可以发挥出良好的隔离效果，和表流湿地相比，其保温作用更佳。

2.3　浮床湿地的应用

浮床湿地主要指的是采用铺设支架方法在将水生植物种植在水面上，进而起到河水净化、污水处理的作用。除此之外，这种浮床湿地的应用还能对蓝绿藻生长给予一定抑制作用，具有一定美化城市的效果，在城市污染河流水质改善中得到了广泛的应用。但是，和其他处理技术相比，这种浮床湿地处理技术通常只能应用在污染相对较轻的河流中。

2.4　复合湿地的应用

顾名思义，复合湿地就是结合多种人工湿地处理技术，让不同技术不足互补，让整体系统效果得到强化。如我国台湾地区就为处理城市污水问题、修复河流水质而在2010年修建了一座复合人工湿地，在此湿地系统中，包含了五个表流湿地，主要用为处理单元和野生生物生态保护区。在复合湿地系统中，通过添加生物与曝气的方法可以让其处理效果得到进一步提升[2]。

3　人工湿地技术应用管理中主要问题及管理方法

3.1　植物应用问题及管理方法

3.1.1植物应用问题

在人工湿地中，植物是极为重要的组成部分，植物的设置和管理在一定程度上决定了湿地净化能力的发挥效果，通常情况下，应该选择扩张能力相对较强的湿地植物，让植物在湿地中的生长得到保证，让净化作用得到充分发挥。在植物生长与维护中，主要存在两方面问题：①植物竞争。野生植物、湿地种植植物之间会出现竞争，湿地种植植物内部也会出现竞争情况，影响植物生长。②植物枯萎问题。植物一旦枯萎就有可能对微生物活性造成影响，影响人工湿地污水处理效果。

3.1.2管理方法

为解决植物竞争问题，需要了解在人工湿地中，不同种类种植植植物的生长特性，如在我国各地，都可以发现香蒲生长能力不如芦苇生长能力，在人工湿地构建过程中，应该尽量选择当地较为强势的植物物种，除此之外，应该重点关注植物营养物去除能力，选择营养物去除能力高、生长强势的植物。

为解决植物枯萎问题，需要在人工湿地管理中定期对植物进行收割，通过去除植物生物量来让湿地中污染物得到长期去除，规避因植物枯萎、腐烂造成再次释放污染物现象出现。值得注意的是，在人工湿地管理过程中，在收割植物时，不能过早收割，也不能多次收割，否则就会对植物吸收营养物能力和效果造成不良影响，同时会让人工湿地管理费用提高。

3.2　低温影响问题及管理方法

3.2.1低温影响问题

在人工湿度污水处理、水质净化过程中，植物与微生物具有重要作用，但是在低温季节中，植物与微生物活性会大大降低，如脱氮等处理效果会受到一定程度的影响。这种影响就目前来看是无法完全避免的，同时，这种低温影响还有可能让地基质层出现冻结情况，进而让湿地床体缺氧加剧[3]。

3.2.2管理方法

一般情况下，对于低温影响问题进行处理时，主要是对进水污染物负荷予以降低，让水力停留时间等相关设计参数、运行参数得到提升，同时，利用人为创造隔离层、覆盖物可以让人工湿地内部低温环境得到改善，对低温影响予以降低。除此之外，也可以采用弥补方法来减少低温造成的影响，如因为低温影响，使得人工湿地脱氮效果大打折扣，就可以通过提升湿地内部溶解氧环境的方法来让脱氮效率得到提升，进而对此种效果不良影响予以弥补。

3.3　湿地堵塞问题及管理方法

3.3.1堵塞问题

在潜流人工湿地当中，物理反应、化学反应以及湿地中的生物都有可能让湿地内基质出现堵塞现象，水平流湿地的堵塞发展较缓，如图3所示。

结合图3，这种水平流湿地堵塞是分阶段进行的，而垂直流湿地的进水断面具有较高的拦截性和较大的堵塞压力。湿地堵塞问题会影响人工湿地污水处理效果，同时，湿地堵塞问题可能会造成湿地水力故障出现，湿地堵塞问题是人工湿地管理中无法回避的。

3.3.2管理方法

在湿地堵塞管理过程中，其方法主要可分为两种类型：①预防堵塞。通过对人工湿地运行方案进行优化，对进水与负荷进行调节，对运行方式进行改变等方法可以预防堵塞现象出现，可以让湿度堵塞因素得到减少。②修复湿地。对人工湿地进行修复的主要方法包含了对基质进行清洗与更换，利用药剂进行溶解或是投加生物，如蚯蚓等。

图3　水平流湿地堵塞

4　结论

综上所述，人工湿地污水处理技术的应用可以有效排除城市污水中的含碳化合物、悬浮物、磷、含氮化合物等物质，现阶段，表面流人工湿地、潜流人工湿地、浮床湿地及浮床湿地是人工湿地技术应用的主要类型，通过定期收割植物、优化水力停留时间参数及清洗基质等管理方法，可以让植物应用问题、低温影响问题及堵塞问题得到解决。

[1]王玉童，展思辉，周启星.水环境中抗性基因去除技术研究进展[J].生态学杂志，2017，36（12）：3610～3616.

[2]黄翔峰，陈国鑫，陆丽君.人工湿地对水产养殖废水典型污染物的去除[J].环境工程学报，2016，10（01）：12～20.

[3]张 明.雅矿井下矿铲运机出矿底部结构设计[J].新疆钢铁，2014（04）：46～48.