人工湿地发展概况及应用前景

2019-09-06赵虎生

现代农业科技 2019年7期

赵虎生

摘要小城市及广大农村地区污水的直接排放导致水体污染、水质下降，污水处理势在必行。运用人工湿地处理技术，可在少投资、低维护成本的情况下解决此问题。本文介绍了人工湿地的分类、应用及其水质净化机制，并分析了人工湿地存在的不足，以期为人工湿地研究提供参考。

关键词人工湿地;污水净化;分类;应用

中图分类号 X703

文献标识码 A

文章编号 1007-5739（2019）07-0167-01

近年来，随着我国经济的快速发展，城市化进程不断加快，人口数量增多，水资源的需求量也急剧增加，污水的处理和排放问题已日趋尖锐，加之大量污废水未经处理就直接排放，导致我国水污染日趋严重，水质严重恶化。“水资源短缺、水质恶化”已成为亟需改善的社会问题"。

湿地被称为“地球之肾”，具有净化水质、调节气候、蓄洪防早、涵养水源、保护生物多样性等功能。在1982年3月12日修正的国际湿地公约中，将湿地定义为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带，带有静止或流动淡水半咸水或咸水的水体，包括低潮时水深不超过6m的水域;同时还包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及湿地范围内的岛屿或者低潮时不超过6m的海水水体四。人工湿地是湿地系统的主要类型之一，是仿照天然湿地生态系统结构和功能建造、可控制其运行的工程化湿地系统，是利用土壤、基质、植物以及微生物的协同作用，对水体污染物进行净化处理的一种技术。其作用机理包括沉降、过滤、吸附滞留离子交换、微生物分解、转化植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收的作用。

1人工湿地分类

人工湿地按照水流方式的不同可分为3种，即表流湿地（SFW）、水平潜流湿地（SSFW）和垂直流湿地（VFW）。表流湿地是指污水在人工湿地的基质表层流动，依靠植物根系与表层土壤的拦截作用以及附着生物膜的降解作用来净化污水。一般水位较浅，多在0.1～0.9m之间，以种植挺水植物为主，通常是由天然沼泽、废弃洼地等改造而成。水平潜流湿地系统是指污水在湿地床的内部流动，从湿地的一端进人，在湿地表面以下以水平推流方式流向出口以达到净化污水的方式。垂直流湿地系统兼具地表流湿地系统和潜流湿地系统的特性，污水从湿地表面垂直流向湿地底部或从底部垂直流向表面以达到净化污水的方式，水流基本呈垂直流，流经床体后从出水端底部的集水管收集并排出。3种类型湿地的优缺点见表1。

2人工湿地的应用

湿地被应用于污水净化始于20世纪50年代用，人工湿.地的研究最早可追溯到20世纪70年代，是在研究湿地的基础上衍生出来的此后，人工湿地处理污水技术不断完善，并于20世纪80-90年代在欧洲、美国加拿大、日本等发达国家得到了广泛的应用，被用于各种废水（6-7]、农业点源污染和面源污染以及水体富营养化问题的治理。

国外人工湿地发展迅速，已经成为中小城市污水的主要处理手段，该技术尤其适合用于我国小城市和广大农村地区的污水处理"。利用人工湿地进行污水处理，虽是近几十年才新兴发展起来的，但其具有投资少、运维便易、效益可观等特点，是一种生态污水治理的好方法，是可在小城市及广大农村地区推广的污水处理技术，对水环境保护水生态恢复具有重要的现实意义，受到人们越来越多的重视和关注12。

从污水中污染物的去除率来看，人工湿地的处理效益相当可观。1993年Bastian等对北美地区人工湿地处理系统中各种典型污染物的去除效率进行了整理，结果显示，人工湿地对有机物的去除率范围为50%～90%，ss的去除率范围为40%～94%，TN的去除率范围为30%～98%，TP的去除效率范围为20%～90%，其处理效果显而易见。

3人工湿地水质净化机制

人为的构造和控制是人工湿地与天然湿地的主要区别，主要利用基质、水生植物和微生物的协同作用完成水质净化。一般认为，人工湿地对污水的处理是物理、化学和生物3种共同作用的结果，通过过滤、沉淀、吸附、吸收降解等完成主要净化过程！3。

在人工湿地中，基质是植物和微生物生存的载体，为系统中的物理、化学及生物反应提供反應界面。人工湿地系统在运行过程中，微生物在基质表面和植物根系上形成大量生物膜，污水流经生物膜时，大量的有机污染物被微生物利用并分解为CO2和H20，有机氮化合物则被硝化细菌硝化分解。湿地床系统中的植物利用光合作用通过根系向周围环境释放氧气，保证了微生物的氧源。污水中的氮、磷能被植物和微生物吸收从而转化为营养成分，污水中的磷通过基质的离子交换作用直接被吸收，同时微生物也可将磷转化为养分从污水中去除。最后，通过更换湿地中基质和刈割水生植物的方式使大量的污染物从系统中去除，完成水质净化过程。

4人工湿地的不足

目前，人工湿地处理系统在运行过程中也存在着诸多不足之处，例如管理粗放、清淤不及时，一旦维护不当，就会产生淤积现象，降低水体的传导性和处理效果，植物不能定期收割和更新，卫生条件相对较差，易滋生蚊蝇4;占地面积过大，较一般的污水处理厂占地面积大2～3倍;污水处理负荷低，容易受到气候条件的影响，冬季寒冷天气水生植物不能正常生长，其污水处理能力受到限制等。

5结语

目前，我国城市污水处理系统主要采用活性污泥法Is，然而此工艺不仅投资高、耗能大，且运行成本高、管理要求高，碍于资金限制、技术力量薄弱等原因，使小城市及广：大农村地区无法大量推广运用。人工湿地处理工艺有着成本低操作容易、节能和有效等优点，恰恰适合于处理水量不大、水质变化较小、管理水平不高的城镇和广大农村地区的污水和较分散的污水，可有效弥补这些地区的污水处理短板，十分值得推广。

近年来，我国一些地区已经积极开始尝试，同时也取得了很好的效果。因此，开展人工湿地研究，结合区域排水特点，因地制宜地开发出具有当地特色的人工湿地污水处理系统，具有广阔的应用前景。

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