【摘要】①利用低能耗的人工濕地系統(tǒng)處理廢水在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。②人工濕地系統(tǒng)的構(gòu)造、類(lèi)型及凈化機(jī)理，以樂(lè)陵躍馬河人工濕地為例，著重介紹了人工濕地系統(tǒng)的工藝流程。

【關(guān)鍵詞】人工濕地 廢水處理 潛流濕地 表流濕地

1、引言

隨著人口劇增、工業(yè)化及城市化進(jìn)程加速，水污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重， 保護(hù)水環(huán)境的任務(wù)變得越來(lái)越艱巨。在各種污水處理方法中，生態(tài)處理技術(shù)由于投資少、操作簡(jiǎn)單、處理效果好、抗沖擊力強(qiáng)，同時(shí)可使污水處理與創(chuàng)建生態(tài)景觀有機(jī)結(jié)合起來(lái)，具有良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。該技術(shù)已逐步被越來(lái)越多的國(guó)家所接受，并廣泛予以應(yīng)用。人工濕地是借鑒自然濕地系統(tǒng)原理，由人工建造和監(jiān)督控制的濕地系統(tǒng)，利用生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。

2、人工濕地的定義

人工濕地是指“人工筑成水池或溝槽，底面鋪設(shè)防滲漏隔水層，充填一定深度的基質(zhì)層，種植水生植物。利用基質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用使污水得到凈化”的一種工程構(gòu)造體。

3、人工濕地構(gòu)造

人工濕地幾何構(gòu)造一般是在一定長(zhǎng)寬比及底面坡降的洼地中，按一定的坡度填充選定級(jí)配的填料(如石子)，通過(guò)在填料表層土壤中種植處理性能好、成活率高、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、美觀及經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的水生植物，構(gòu)成一個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)于不同的人工濕地類(lèi)型，具體的構(gòu)造有差別，但主體仍是由主系統(tǒng)(人工濕地)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)(串聯(lián)或并聯(lián)的人工濕地)、輔助系統(tǒng)(預(yù)處理池、濾池、上水溝、貯存塘等)和集排水系統(tǒng)組成。濕地植物是整個(gè)濕地系統(tǒng)的重要組成部分，具有增加微生物附著(植物的根莖葉)，增加或穩(wěn)定土壤透水性的作用。濕地植物常常由挺水植物(如蘆葦、菖蒲、水蔥)、漂浮植物(如鳳眼蓮、綠萍)、浮葉植物(如水浮蓮、睡蓮、蓮藕、荇菜)和沉水植物(如金魚(yú)藻、菹草)構(gòu)成一個(gè)由低級(jí)到高級(jí)的植物生態(tài)系統(tǒng)，其穩(wěn)定、合理的結(jié)構(gòu)使整個(gè)系統(tǒng)即能有效抵抗水質(zhì)、水量變化造成的沖擊，又利于其分層多級(jí)地凈化污水。

4、人工濕地類(lèi)型

按照進(jìn)出水布水的方式的不同，一般將人工濕地分為表流人工濕地（FWS）和潛流人工濕地（SFS）。

(1)表流人工濕地（FWS）

表流人工濕地基本特征主要是污水在土的上層流動(dòng)，水面與空氣直接接觸。部分物質(zhì)被阻擋截留，大部分的有機(jī)物是由生物的生物膜降解去除。研究表明，這種類(lèi)型的人工濕地比較適合處理污染物濃度不太高的污水。表流人工濕地對(duì)各類(lèi)污染物的去除率都較好，效果比較穩(wěn)定。此外，污水中的營(yíng)養(yǎng)元素以及被分解的有機(jī)污染物為植物和微生物的生長(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，增加了物種的豐富度。表流人工濕地的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，所需投資少，運(yùn)行過(guò)程的成本低；但負(fù)荷低，去污能力也有限。受自然氣候條件的影響大，占地面積大，污水直接暴露地表會(huì)產(chǎn)生臭味。

(2)潛流人工濕地（SFS）

潛流人工濕地的進(jìn)水方式是由上而下進(jìn)水，污水均勻進(jìn)入填料床底部，在濕地內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)后水經(jīng)過(guò)出水管排出。所以潛流濕地系統(tǒng)可以充分利用到植物根系以及富集在基質(zhì)表面的生物膜。根據(jù)水流向的不同，潛流人工濕地又能分為兩種：水平潛流和垂直潛流。垂直潛流人工濕地系統(tǒng)的水在填料床間基本呈從上到下的垂直流動(dòng)方式，水流流過(guò)填料后均勻分布在出水端底部，而后排被出系統(tǒng)。對(duì)COD、TN的去除率較水平人工濕地高，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，投資成本少、運(yùn)行費(fèi)用低。但是相對(duì)于水平潛流人工濕地，垂直潛流人工濕地去除有機(jī)物的能力較差，而且垂直潛流人工濕地設(shè)備要求高，運(yùn)行流程復(fù)雜。總的來(lái)說(shuō)，潛流人工濕地受氣候影響比較小，建造的成本較高，基質(zhì)也很容易堵塞，從而造成表面上水流停滯，對(duì)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行并不利。?

5、人工濕地系統(tǒng)處理廢水機(jī)理

人工濕地系統(tǒng)由濕地單元與各種高、低生物和所處的開(kāi)放式環(huán)境共同構(gòu)成了較完整、復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，是一種獨(dú)特的土壤、植物、微生物生態(tài)系統(tǒng)。在污水凈化過(guò)程中，系統(tǒng)充分利用自然凈化作用，結(jié)合物理、化學(xué)及生物作用，利用三者的協(xié)同關(guān)系，使廢水中的污染物得到較徹底的去除。

（1）生物作用

人工濕地系統(tǒng)處理污水主要依靠床體中的微生物膜。廢水通過(guò)人工濕地時(shí)，從配水系統(tǒng)進(jìn)入填料層。填料表層即土壤層是由氣生根、水生根和枯枝落葉等形成的根氈層，該層與植物莖葉為在填料表面和植物根系中生長(zhǎng)的大量微生物提供附著生長(zhǎng)表面，使其在上面形成微生物膜。植物根系具有輸氧功能，在根毛周?chē)㈦x根毛較遠(yuǎn)區(qū)及遠(yuǎn)離根毛區(qū)依次形成好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)。微生物在不同的區(qū)域，以廢水中的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)為養(yǎng)料，進(jìn)行好氧或厭氧代謝，從而去除水中污染物，其中好氧代謝為主要降解過(guò)程。

此外，植物吸收廢水中的某些物質(zhì)參于生物生產(chǎn)，進(jìn)行生物富積，從而去除廢水中的污染物質(zhì)。

（2）物理、化學(xué)作用

廢水流經(jīng)人工濕地時(shí)，廢水中的懸浮固體被填料及植物根系過(guò)濾截留，被截留固體在濕地的床區(qū)表面風(fēng)干、礦化，所含有機(jī)物質(zhì)在這一步被降解。

廢水中的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)除了被上述生化作用降解外，在周?chē)h(huán)境中，還通過(guò)微生物膜的物理化學(xué)吸附、化學(xué)沉淀或氧化還原作用去除，如磷、硫的去除。

5、實(shí)例分析

樂(lè)陵市躍馬河干渠人工濕地?cái)U(kuò)建項(xiàng)目，日處理量10000m3/d，采用表流+潛流工藝，占地面積約30畝。本工程主要目的是解決躍馬河干渠水質(zhì)污染問(wèn)題，污水經(jīng)樂(lè)陵市污水處理廠處理后進(jìn)入躍馬河干渠北側(cè)、云紅大街以東建設(shè)的本項(xiàng)目人工濕地區(qū)，處理達(dá)標(biāo)后排入躍馬河干渠。

工藝流程如下：

污水廠排水經(jīng)輸送管線依次進(jìn)入潛流人工濕地、表流人工濕地，處理后進(jìn)入河道。

潛流濕地采用水平潛流濕地，共分14個(gè)格，單個(gè)尺寸為20x20m，深度為1.5m，潛流濕地水力停留時(shí)間為29小時(shí)。

布水方式采用上進(jìn)下出和下進(jìn)上出兩種布水方式，防止出現(xiàn)意外情況時(shí)可切換使用。

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??????????????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ???????????????????????????????????????????????????? 潛流濕地植物為千屈菜、香蒲、黃花鳶尾、茭白交替種植

表流濕地占地約20畝，長(zhǎng)寬比為9:1，水深為0.5-0.8m。建有景觀亭、花磚路、長(zhǎng)椅、踏步石及假山，供行人觀賞、休息。

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????????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 表流濕地植物主要為再力花、水葫蘆、睡蓮、香蒲、扶芳藤、蘆葦、蓮花等

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6、結(jié)束語(yǔ)

人工濕地系統(tǒng)去除污染物質(zhì)是系統(tǒng)內(nèi)植物、微生物及其它生物與周?chē)h(huán)境構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)綜合作用的結(jié)果。作為一種污水處理實(shí)用新技術(shù)，具有“三低一高”(投資低，維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低、能耗低，污染物質(zhì)去除率高)，出水水質(zhì)好、抗沖擊力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，有顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，適合廣大農(nóng)村，中小城市的污水處理，應(yīng)用前景極其廣闊。