北方地区人工湿地应用中的关键问题分析

周星

摘要：本文首先简要说明了人工湿地的发展和净化原理，针对北方人工湿地阐述了主要存在的问题，旨在优化系统设计，确保管理到位，提高植物的活性，经济、有效地对二级净化后的出水进行深度处理。

关键词：人工湿地;越冬困难;设计和管理不足;解决措施

自20世纪70年代，我国开始引入人工湿地系统，從最初的活水公园构建，到人工湿地系统控制农业区径流污染，现扩大到生活污水、石油废水、矿山废水等领域的治理，取得了良好的效果。然而，北方地区人工湿地应用中却出现了不同程度的问题，如何解决北方人工湿地在运行中遇到的关键问题，对该区域人工湿地的设计、施工和管理具有重要意义。

人工湿地也叫构筑湿地，是在自然湿地降解污水的基础上发展起来的技术。通过人工砌筑沟槽或水池，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定高度的基质层，种植水生植物，利用植物、填料（基质）、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化，具有投资低、管理方便、效果好等特点。按照污水流行方式，分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。

一、人工湿地的净化机理

人工湿地对废水的处理综合了物理的、化学的和生物的三种作用。据估算lkg的BOD在植物光合作用下，合成约30kg总碳。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系因其大量微生物的生长而形成生物膜，废水在经过生物膜时，SS被填料和植物根系阻拦、截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物时将污染物最终去除。

二、北方人工湿地运行的问题

（一）水生植物越冬困难

在我国北方，冬季气温较低，人工湿地中占大多数的草本植物会进入休眠状态或枯萎，甚至死亡，也算是失去了净化污水的功能，从而使人工湿地的净水效果大幅下降。如处理不当，往往造成大量植物有机物在湿地内腐败，易造成非常严重的二次污染，基本上是不可恢复。

与此同时，随着温度的降低微生物的活性亦下降，当温度低于4℃时，生理活动几乎停止。

（二）设计和管理不足

人工湿地处理系统是一个综合的、复杂的生态系统，它具有运行费用低、生物多样性、具景观效果等优点，然而在己建成的许多人工湿地中，出现了较多的实际问题：

1.我国南北气候差距较大，水资源的分布也不平均，北方很多地方属于缺水地区。近些年，随着我国越来越重视环保，人工湿地也在全国展开了大面积的尝试，调查后发现人工湿地也有着很多水土不服的情况，往往因为没水或高盐水造成植物死亡率较高。

2.以宁夏为例，水生植物选择的品种较多，如香蒲、芦苇、水葱、菖蒲、千屈菜和荷花等。然而，宁夏不同区域其水质的成分不同，适宜的植物就不同，如固原地区对于菖蒲的成活率就较低。所以，往往在设计时，不能盲目地按照技术规程或者地标进行植物的选择。

3.人工湿地水生植物种植的指标主要是成活率和种植密度。在实际的种植过程中，由于对植物的特性及种植方式处理不到位，成活率较低。与此同时，我们也在设计的过程中遇到过种植密度过大的问题，造成植物的大量死亡，清理时根系盘根错节，很难处理。

4 一个成功的人工湿地，管理占着重要的比重。人工湿地通过种植固氮固磷的挺水和浮水植物，定期清理，是人工湿地对污染物去除的重要途径。例如芦苇，如果不及时清理，湿地水体营养化反而加剧，之前的净化的工作也白做了。如果说到清理，那么相应的人工组织、收割后的植物的去向，又成为了很大的难题。

三、人工湿地解决措施

（一）因地制宜

人工湿地是低成本的污水处理系统，首先要根据土地、气候等特点，确定建设地是否适合建设，只有用对地方才能发挥其低成本的效益。

（二）植物选择

选择适宜当地生长的植物尤其重要。以宁夏为例.根据杨涓、郑国琦[1]于宁夏几种水生植物组合对氮磷吸收作用的研究发现，香蒲+睡莲和芦苇+荇菜这2种组合对氮磷的去除和生物量的增加表现较高，25d对N的去除率达80%，对P的去除率达94%，且观赏性很好。

同时，水生植物的种植方式与种植密度应符合当地的特点，切忌抱着当季成林、当季见效的想法，否则后期将会出现植物竞争、维护不便等问题，且宜分框种植为宜，便于后期的移栽、补植。

（三）保温措施

人工湿地植物的保温通常有植物保温、冰雪覆盖和地膜覆盖等措施，沈阳满堂河人工湿地利用冬季枯败的湿地芦苇等植物作为覆盖保温材料，有着姣好的保温效果，处理效率仅比夏季降低了l0%-15%，证明植物覆盖有效。根据刘学燕翻于北京官厅水库岸边人工湿地的冬季保温措施研究发现，冰层覆盖与植物保温都有着不错的效果，但前两者保温效果较地膜法差。

（四）维护管理

人工湿地日常的维护管理非常重要，管理的程度与出水的水质具有很大关系。日常的管理包括巡检、水位控制、除杂草、植物补栽、固废清理、植物收割与处置、填料更换和病虫防害等。其中，着重注意以下几点：

1.确保每周分区域巡查不少于两次，检查水生植物的病害、有无枯黄、杂草等情况。

2.不同的水生植物对水位要求不同，即使同一种植物，在不同的生长期耐水深度也不一样。所以，注意水位控制。

3.在植物生长茂盛、成熟后应对植物进行及时的收割，以防枯死植物分解释放污染物质。一般的植物收割时间为上半年的5-6月份和下半年的9-11月份。秋末初冬植物枯萎后收割前，先降低人工湿地内的水位，待表土干燥后再进行收割，避免工人操作时破坏湿地土壤。收割的植物最好交由专业的再生资源回收公司进行处理和利用。

四、结束语

结合上述内容可以看出，北方人工湿地的运行良好与否与很多因素相关，本文中提到的问题是制约北方人工湿地运行的主要因素，也是容易忽略的因素。搞清楚湿地植物的越冬、种植、管理及建设初衷等问题，对于人工湿地的应用具有指导作用。随着潜流人工湿地应用的不断深入，技术与经验越来越成熟，组合工艺的人工湿地系统将会应用越来越广。

参考文献：

[1]杨涓，郑国琦，张磊.宁夏几种水生植物组合对氮磷吸收作用的研究[J].北方园艺，2012 （16）：56-59.

[2]刘学燕，代明利，刘培斌.人工湿地在我国北方地区应用的研究[J].农业环境科学学报，2004，23 （6）：1077-1081

[3]HJ20052010人工湿地污水处理工程技术规范.