人工濕地污水處理技術(shù)及其在我國的應用論文
摘 要：人工濕地是一種新型污水處理技術(shù)，具備能耗低、高效與自然界和諧等特征，目前已成為污水處理中的主要應用技術(shù)。此背景下，文章首先分析了人工濕地的類(lèi)型，其次對人工濕地去污原理進(jìn)行了詳細的闡述，最后研究了人工濕地污水處理技術(shù)在我國的應用，以供參考。
關(guān)鍵詞：人工；濕地污水；處理技術(shù)；應用
1 人工濕地的類(lèi)型
表流人工濕地（SFW型）、潛流人工濕地（SSFW型）、垂直流人工濕地（VFM型）。在表流人工濕地中，水位線(xiàn)在地面以上，植被種植在水里并沒(méi)出水位線(xiàn)，污水通過(guò)基質(zhì)表面，其對營(yíng)養鹽N，P的去除率偏低（10%～15%），這是因為N，P的去除過(guò)程主要發(fā)生在基質(zhì)內，可是污水僅僅在基質(zhì)表面流過(guò)。在潛流人工濕地中，水位低于地面，水流通過(guò)基質(zhì)透到床底下，與表流人工濕地相比，污水通過(guò)基質(zhì)，使污水與生長(cháng)在基質(zhì)表面的微生物充分接觸，提高污染物的去除率；另一方面，污水在地表下流動(dòng)，保溫性及衛生條件較好，是目前應用較多的一種濕地處理系統。在垂直流人工濕地中，水流通過(guò)基質(zhì)由上而下垂直流動(dòng)，污水通過(guò)濕地后通過(guò)鋪設在出水端底部的集水管而排出系統，目前此種系統因其對基建要求較高，因此應用較少。
2 人工濕地去污原理分析
2.1 人工濕地凈化污水的原理
人工濕地的工藝原理是利用自然生態(tài)系統中物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來(lái)實(shí)現對污水的凈化。這種濕地系統是在一定長(cháng)寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折流動(dòng)，或在床體表面流動(dòng)。在不同材質(zhì)、不同粒徑配比的基質(zhì)填料上種植特定的處理性能好、成活率高的凈水植物，形成一個(gè)獨特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境，對污染水進(jìn)行處理，從而成為人工建造的、可控制的、工程化的濕地生態(tài)系統。當污水通過(guò)濕地系統時(shí)，其中的污染物質(zhì)通過(guò)沉積、過(guò)濾、吸附和分解等作用得到凈化。
2.2 人工濕地污水處理技術(shù)的去污機理
2.2.1 對COD和BOD的去除機理。潛流型人工濕地最為顯著(zhù)的特征即為其對有機污染物具備相對強的降解能力。對于可溶性有機物，其能夠通過(guò)植物根系中生物膜的吸收與代謝作用進(jìn)行分解；對于不可溶有機物，其還能夠通過(guò)濕地的沉積與過(guò)濾實(shí)現截留，從而被微生物利用。
2.2.2 對氮的去除機理。人工濕地主要是利用植物的吸附功能與離子的交換作用，特別是微生物的硝化功效與反硝化作用，以達到去除氮的目的。在濕地中，植物可經(jīng)過(guò)氧氣組織向根區輸送氧氣，在濕地內部產(chǎn)生連續的缺氧、好氧、厭氧狀態(tài)，形成諸多串聯(lián)的或者是并聯(lián)的“A/A/O”處理單元，硝化與反硝化操作可同時(shí)進(jìn)行，且還可有效降解復雜的有機物。
2.2.3 磷的去除機理。人工濕地對于磷的去除是在植物吸收、微生物去除、填料床的物理化學(xué)等的協(xié)同作用下完成的，其中，機制吸附與化學(xué)沉淀發(fā)揮主要作用。濕地土壤中磷的去除受到氧化還原電位（ORP）、pH值、Fe、Al、ca礦物、有機質(zhì)以及土壤中磷本底值等因素的影響。污水中的可溶性磷酸鹽能夠通過(guò)植物的吸收、同化作用，合成ATP、DNA、RNA等有機成分，然后通過(guò)植物的收割去除系統中的磷。
2.2.4 重金屬的去除機理。人工濕地主要是通過(guò)植物的吸收、微生物的富集、基質(zhì)的吸附沉淀、金屬離子與硫形成的硫化物沉淀，實(shí)現重金屬的去除。在實(shí)際操作過(guò)程中，需要對人工濕地設置必要的前處理與后處理設施，以形成人工濕地污水處理系統。
3 人工濕地污水處理技術(shù)在我國的應用
3.1 人工濕地污水處理技術(shù)的應用優(yōu)勢
3.1.1 人工濕地污水處理系統的工程建造成本相對低廉，設備的維護工作也較簡(jiǎn)單，其建設成本與運營(yíng)成本僅占據普通污水處理廠(chǎng)的10%，可大面積的推廣使用，獲得的經(jīng)濟效益也較為可觀(guān)。
3.1.2 人工濕地污水處理系統，一般由人工基質(zhì)與水生植物共同構成，其中，人工基質(zhì)的選擇范圍相對較大，土壤、細沙等均可作為填料使用，填料組成的不同，基質(zhì)的凈污能力也會(huì )存在較大的差異，對此，可依據污染物的種類(lèi)、性質(zhì)選用適宜的填料組合，針對性處理污水。水生植物的種類(lèi)往往較多，燈芯草、茭白等均為較為常見(jiàn)的挺水植物，其對氮、磷、無(wú)機物等污染物的凈化能力也存在一定的差異，可通過(guò)合理選用水生植物的方式來(lái)提升污水的凈化能力。
3.1.3 如果進(jìn)水濃度相對較低，人工濕地污水處理系統對COD的去除率可超過(guò)80%，對氮的去除率超過(guò)65%，對磷的去除率可超過(guò)90%。同時(shí)，其對于其他農藥類(lèi)、重金屬類(lèi)的去除率一般超過(guò)90%，由此可知，相比于傳統的污水處理工藝，人工濕地污水處理系統的去污能力更高。
3.2 人工濕地污水處理技術(shù)的不足
由上述分析可知，人工濕地污水處理技術(shù)的應用具有諸多優(yōu)勢，但由于其特殊的污水處理機制，極容易受到氣候變化的影響，例如：冬季的寒冷環(huán)境不利于美人蕉等熱帶水生植物的正常生長(cháng)，在一定程度上限制了其污水處理功能。
人工濕地污水處理系統的去污往往依靠自身的本體系統完成，人工干預存在一定的限制，隨著(zhù)時(shí)間的推移，重金屬、有機物等污染物往往會(huì )不斷累積，繁殖出大量的微生物，如果不進(jìn)行適當的維護操作，必將引發(fā)淤積問(wèn)題，導致水體自身的傳導性與處理效用大大降低。在人工濕地連續性運轉過(guò)程中，水體內的基質(zhì)會(huì )逐漸飽和，進(jìn)而失去原先的去污能力，這就需要對基質(zhì)進(jìn)行定期的去淤處理。
3.3 人工濕地污水處理系統的工藝流程
人工濕地污水處理系統由預處理單元和人工濕地單元組成。通過(guò)合理設計，可將BOD5、SS、營(yíng)養鹽、原生動(dòng)物、金屬離子和其它物質(zhì)處理達到二級和高級處理水平。預處理的目的主要是減少污水中的懸浮物，防止濕地填料堵塞，確保人工濕地生態(tài)系統的穩定性，增加濕地處理壽命和處理能力。其設施包括格柵、沉砂池、沉淀池。人工濕地系統一般工藝流程如下：污水→格柵→沉砂池→沉淀池→人工濕地→出水。
3.4 人工濕地在我國的應用前景
3.4.1 人工濕地處理系統屬于一種集環(huán)境效益、社會(huì )效益、經(jīng)濟效益為一體的污水處理方式，其投資、日常運行費用僅占據普通二級污水處理廠(chǎng)的l/10～1/2、l/5～1/3，具有“一高三低一不”的特征。我國當前還處于發(fā)展階段，經(jīng)濟還存在一定的不足，二級處理工藝、三級處理工藝的普及與推廣應用還存在較大的難度，人工濕地在某些情況下適用。
3.4.2 我國地域寬闊，在一定程度上解決了人工濕地占地面積大的缺陷。但在人工濕地污水處理技術(shù)實(shí)際應用過(guò)程中，還需做好以下事項：（1）盡可能節約土地，并且還需選擇荒廢的地段。（2）結合當地的實(shí)際情況，選擇適宜的濕地系統和合適的植物。（3）多與其他國家合作、交流思想，以使得濕地系統能夠為我國的污水處理事業(yè)提供更好的服務(wù)。
4 結語(yǔ)
綜上所述，相比于傳統的污水處理工藝，人工濕地污水處理工藝在工程造價(jià)、去污能力、運營(yíng)成本方面具有較大的應用優(yōu)勢，但在其實(shí)際應用過(guò)程中，極容易受到氣候條件變化、占地面積等因素的影響，這就需要結合我國實(shí)際發(fā)展情況，合理應用人工濕地污水處理技術(shù)，促進(jìn)我國污水處理行業(yè)的持續發(fā)展。
參考文獻
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