人工湿地去污能力的影响因素

杨飞

（济宁市生态环境信息和技术中心，山东济宁 272000）

0 引言

自1970 年代以来，由于人工湿地其良好的去污处理效果、少量的投资、较低的能源消耗以及易于管理，在欧洲和美国得到大力发展。中国从1980 年代开始研究和应用人工湿地，经过20 年的发展，人工湿地已广泛用于农田的排灌、城市生活污水、工业污水等方面。随着农业生产的发展和人口的不断增加，水的环境问题已成为严重制约人类发展甚至生存的因素。因此，寻求有效的污水净化方法以实现水资源的可持续利用已成为关注的焦点。经过数十年的艰苦努力，研究人员已经建立了许多有效且成熟的污水处理方法，包括人工湿地，这些方法由于其优点（如廉价的构造和运营成本以及易于维护）而逐渐流行。

1 人工湿地的发展历史和现状

人工湿地污水处理系统是指由饱和底物、植物、动物以及新出现和淹没的水体组成的复合体，它们是人工设计和构建的以模拟人类使用并受益的自然湿地。人工湿地单元主要由可渗透的底物（例如泥土、沙子、砾石等）组成分为地表、地下、垂直流湿地。

2 人工湿地去污原理

2.1 植物净化机制

水生植物在污水净化过程中的作用：①提供氧气；②吸收污染物；③保持系统的稳定性；④为微生物提供结合位点。植物根部的生长改善了卫生填埋场掩埋场的渗透性，创造了一个有利于微生物降解有机污染物的良好环境，并促进了污水在整个人工湿地横截面上的均匀分布。

2.2 微生物净化原理

微生物它们是出现在各种污水中的第一个生物类，它们可以吸收和降解污水，还可以为它们捕获溶解的组分使动植物共生。一些研究人员研究了污水中氮和磷的净化率与由水葫芦和西洋菜建成的湿地相关细菌的空间分布之间的关系，并发现细菌是造成这种现象的限制因素。这主要是因为当受影响的水中含有较高比例的不溶性磷化合物和可溶性有机磷时无法被植物吸收、基质的吸附、沉淀、储存。

3 人工湿地处理生活污水的现状与发展趋势

在人工湿地系统最初开发时，我国主要使用人工湿地处理普通城市生活污水中的二次废水和长期废水，但如今，这种先进技术已经得到了不断改进和完善、发展。它已逐渐用于各个领域，包括农业和畜牧业废水处理和公路道路废水处理。

3.1 当前的发展状态

由于这种废水处理方法的诸多局限性，很难完全普及。在某些城市，即使已经建立了人工湿地系统，由于技术限制效果不是理想的，并且资源使用尚未达到最佳效果。此外，对于一些土地资源匮乏的城市，在建设人工湿地系统方面仍然存在许多困难。主要原因是我国大多数城市的气候为温带或亚寒带。

3.2 发展趋势

人工湿地系统的价值不仅是环境保护，而且其潜在价值还具有经济和社会效益。另一方面可以在湿地表面上种植一些经济上有益的植物。生活废水中富含的有机物可用于为植物提供所有养分，并为人们带来经济利益。

4 人工湿地污染影响的两个因素

4.1 湿地的水力条件

（1）维护时间。由于植物需要一些时间来吸收养分并通过微生物分解污染物，因此湿地中的水保留时间越长（最好接近理论停留时间），养分和沉积物将被更有效地吸收到水中。

（2）湿地水位。在湿地系统中污水的平均深度与湿地类型、体积、操作过程中使用的水力负荷、水力停留时间以及其他因素相互作用。还取决于污染物的类型、维护系统变化和其他因素影响，其中所选植物种类是重要因素。

4.2 湿地类型

（1）在地下流工程湿地系统中植物根部以及上层土壤和垃圾填埋场中生长，它们用于净化污水和植物，氧气被输送到系统中。

（2）人工垂直流湿地它可以用于处理高浓度氨氮污水，并且可以在高水力负荷下长时间运行。

4.3 湿地植物

植物可以直接吸收氮和磷等营养物质，而且还对根部产生影响，并促进含氮物质的氧化和分解。其中的水生植物必须适应在通常充满水、大量生物质和强吸收能力（例如芦苇、香蒲、浮萍）的基质中生长。应当指出，某些湿地植物通常种植在浮床中，以避免不同物种之间争夺光、水、养分等资源的种间竞争，并防止植物干扰并分泌次级化合物，抑制其他物种的生长。此外，必须定期收割植物以减少污水中的养分并防止二次污染。

4.4 温度

由于植物可以直接吸收一些氮和磷在夏季和秋季温度最高时吸收效果最强。反之在湿地中温度越低有机物的去除率随之降低，新陈代谢减弱有机物的消耗降低。

4.5 湿地基质

基材主要包括土壤、砾石、多孔介质、硅灰石这些基质在施工初期将人工湿地的基础分层设计。通常，应尽可能使用排水性能好的颗粒。

5 人工湿地主要问题

（1）经过一段时间的运行，人工湿地将被不同程度地阻塞，阻塞后的处理能力将大大降低。因此，有必要找到一种更有效的方法来处理人工湿地的堵塞。

（2）蚊子和苍蝇是必须控制的湿地生态食物网之一。自生态学开始以来，引入诸如蚊子鱼等以蚊子为食的动物可以控制蚊子的繁殖，并且在控制蝙蝠或其他鸟类方面也非常有效。矮小植物种植在靠近水的地方，每年收割一次，以防止蚊子形成生存环境。

（3）人工湿地与传统的废水处理过程不同，后者可以在完成后立即产生效果。由于植物生长根发育，微生物繁殖和优势种群形成的各个阶段，从开始到成熟需要很长时间，通常大约需要2 年。

（4）由于湿地生境中氧气的缺乏和温度的影响，各种湿地对氮，磷和氨氮的去除通常不能令人满意。

6 总结

近年来，环境污染和资源枯竭已成为全球性问题。水污染对人们的生活影响最大，这就是为什么日常生活中的废水处理也受到越来越多关注的原因。有许多常用的废水处理方法，例如混凝、过滤、离子交换和反渗透。用人工湿地处理生活废水的方法价格便宜、易于操作、环境优美，是各行各业的首选。所以湿地污水综合处理技术已成为传统污水处理工艺的经济替代方案。因此，在分析限制湿地清洁效果的因素时必须考虑要达到的目标和当地的自然条件，根据国情提高认识和开展具体研究，选择合适的应用领域并大规模实施是国家和人民利益的重中之重。