人工濕地是20世紀(jì)70年代新興的一種污水處理方式。近年來，人工濕地以其投資費(fèi)用低，建設(shè)、運(yùn)行成本低，處理過程能耗低，處理效果穩(wěn)定，景觀效應(yīng)良好等優(yōu)點(diǎn)多被用于改善景觀水體水質(zhì)之中。人工濕地還具有強(qiáng)大的生態(tài)功能，包括生物多樣性保護(hù)、水源凈化及保護(hù)與供給、氣候調(diào)節(jié)、野生資源開發(fā)以及生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究等諸多方面。

下面，帶大家來溫習(xí)一下人工濕地的污水處理技術(shù)。

1、概念

人工濕地污水處理系統(tǒng)源于對自然濕地的模擬。濕地不僅是許多野生動植物生長繁殖的場所，它還具有涵養(yǎng)水分、調(diào)節(jié)氣候的功能，更重要的是濕地具有凈化污水的強(qiáng)大功能，因而被人們稱作是“地球的腎臟”。

2、組成

人工濕地由植物、動物、微生物和基質(zhì)組成，其各組成部分相互協(xié)同，保持整個(gè)系統(tǒng)的生態(tài)平衡，使得整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1)基質(zhì)

基質(zhì)又被人們稱作是填料，由不同大小顆粒的土壤、細(xì)沙、粗砂、礫石、碎瓦片和礫等組成，經(jīng)過人工設(shè)計(jì)并按照一定厚度來鋪設(shè)的供微生物附著和植物生長的床體。該部分具有沉淀、過濾、絮凝和吸附等作用，同時(shí)為微生物和植物的生長及氧氣的傳輸提供了必備條件。

一般來說，采用潛流人工濕地處理以SS、COD 和BOD 為特征污染物的污水時(shí)，根據(jù)水力停留時(shí)間、占地面積和出水水質(zhì)等限制因素，可以選用土壤、細(xì)沙、粗砂、礫石、碎瓦片或灰渣中的一種或幾種為基質(zhì)。

2)微生物

微生物是人工濕地污水處理系統(tǒng)中的核心凈化環(huán)節(jié)，人工濕地可以為兼性厭氧、好氧及厭氧微生物同時(shí)提供生存環(huán)境。各類微生物則利用不同的有機(jī)物污染源作為營養(yǎng)源進(jìn)行生長繁殖，進(jìn)而達(dá)到對污染物的降解去除。

3)植物

濕地植物種類很多，其生長易受到介質(zhì)、氣候條件等的影響，植物吸收污染物的能力也隨生長與生理活動的狀態(tài)而變化，因而其污水凈化效果也不一樣。

人工濕地選擇的植物必須適應(yīng)當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件，各種濕地植物對不同污染物的去除效果各有差異，多種植物組合使用時(shí)，植物之間取長補(bǔ)短，可提高濕地系統(tǒng)的污水凈化效率。

3、研究與應(yīng)用機(jī)理

人工濕地主要利用基質(zhì)、水生植物和微生物之間的相互作用。通過過濾、吸附、共沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等方式來實(shí)現(xiàn)對廢水中有害物質(zhì)的去除;通過營養(yǎng)物質(zhì)和水分的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對水的凈化。

1)處理工藝

人工濕地的一般工藝流程包括預(yù)處理、水生植物池和集水排水3大部分。

如：原污水一格柵一污水集水池一植物池A一植物池B一集水池一回用或排放水體，其中起主要凈化作用的是水生植物池，因此幾乎所有的研究都是在水生植物池中進(jìn)行。選擇適宜的填充基質(zhì)、水生植物、水力停留時(shí)間和水力裂荷度等，來提高不同人工濕地凈化受污染水的效果。

2)有機(jī)物的去除

人工濕地的顯著特點(diǎn)之一是對有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的去除能力。

不溶性有機(jī)物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留而被微生物利用，可溶性有機(jī)物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝的降解過程分解去除，一般人工濕地對BOD的去除率在85%-95%之間，對COD的去除率可達(dá)80%以上。

3)N的去除

人工濕地對N的去除主要依靠微生物的氨化、硝化和反硝化作用。

N在污水中主要以有機(jī)氮和氨氮的形態(tài)存在，植物吸收和氨氮揮發(fā)所占比率不到總?cè)コ实?0%，所以氨氮的去除主要取決于植物的供氧能力。硝化反應(yīng)在好氧環(huán)境下由自養(yǎng)型好氧微生物完成，包括兩個(gè)步驟：先由亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽;再由硝酸菌將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化為硝酸鹽、亞硝酸、菌硝酸菌(通稱為硝化菌)，它們利用無機(jī)碳化物的氧化反應(yīng)中獲取能量，最終將硝態(tài)氮還原為N2或N2O。

4、總結(jié)

人工濕地是一種正在不斷得到研究、應(yīng)用的污水處理實(shí)用技術(shù)，具有投資省、處理效果好、操作管理簡單、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。但是，目前對人工濕地凈化工業(yè)廢水的研究和應(yīng)用實(shí)例還不多見，這在一定程度上已經(jīng)成為該技術(shù)在工業(yè)廢水處理中推廣應(yīng)用的限制因素。

人工濕地也存在著使用壽命短、水力停留時(shí)間較長、低溫效果差和衛(wèi)生條件缺陷等問題，在一定程度上限制了其使用領(lǐng)域和水平。隨著新穎生物機(jī)制和技術(shù)的不斷發(fā)展，人工濕地的使用將更加廣泛。

參考：

【1】張雁秋，曹文平 人工濕地污水處理處理應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景展望

【2】左鎮(zhèn)彰，蔣美其，馬建軍 淺談人工濕地技術(shù)在污水排放中的應(yīng)用

來源:化工邦  作者:瑤玥 

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