人工濕地污水處理技術及其在我國的應用論文

人工濕地污水處理技術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，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。此背景下，文章首先分析了人工濕地的類型，其次對人工濕地去污原理進行了詳細的闡述，最后研究了人工濕地污水處理技術在我國的應用，以供參考。

　　關鍵詞：人工；濕地污水；處理技術；應用

　　1 人工濕地的類型

　　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，水位線在地面以上，植被種植在水里并沒出水位線，污水通過基質表面，其對營養鹽N，P的去除率偏低（10%～15%），這是因為N，P的去除過程主要發生在基質內，可是污水僅僅在基質表面流過。在潛流人工濕地中，水位低于地面，水流通過基質透到床底下，與表流人工濕地相比，污水通過基質，使污水與生長在基質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，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，水流通過基質由上而下垂直流動，污水通過濕地后通過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系統中物理、化學和生物的三重共同作用來實現對污水的凈化。這種濕地系統是在一定長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，或在床體表面流動。在不同材質、不同粒徑配比的基質填料上種植特定的處理性能好、成活率高的凈水植物，形成一個獨特的動植物生態環境，對污染水進行處理，從而成為人工建造的、可控制的、工程化的濕地生態系統。當污水通過濕地系統時，其中的污染物質通過沉積、過濾、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，其能夠通過植物根系中生物膜的吸收與代謝作用進行分解；對于不可溶有機物，其還能夠通過濕地的沉積與過濾實現截留，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，植物可經過氧氣組織向根區輸送氧氣，在濕地內部產生連續的缺氧、好氧、厭氧狀態，形成諸多串聯的或者是并聯的“A/A/O”處理單元，硝化與反硝化操作可同時進行，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、填料床的物理化學等的協同作用下完成的，其中，機制吸附與化學沉淀發揮主要作用。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植物的吸收、同化作用，合成ATP、DNA、RNA等有機成分，然后通過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植物的吸收、微生物的富集、基質的吸附沉淀、金屬離子與硫形成的硫化物沉淀，實現重金屬的去除。在實際操作過程中，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在我國的應用

　　3.1 人工濕地污水處理技術的應用優勢

　　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單，其建設成本與運營成本僅占據普通污水處理廠的10%，可大面積的推廣使用，獲得的經濟效益也較為可觀。

　　3.1.2 人工濕地污水處理系統，一般由人工基質與水生植物共同構成，其中，人工基質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，基質的凈污能力也會存在較大的差異，對此，可依據污染物的種類、性質選用適宜的填料組合，針對性處理污水。水生植物的種類往往較多，燈芯草、茭白等均為較為常見的挺水植物，其對氮、磷、無機物等污染物的凈化能力也存在一定的差異，可通過合理選用水生植物的方式來提升污水的凈化能力。

　　3.1.3 如果進水濃度相對較低，人工濕地污水處理系統對COD的去除率可超過80%，對氮的去除率超過65%，對磷的去除率可超過90%。同時，其對于其他農藥類、重金屬類的去除率一般超過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的不足

　　由上述分析可知，人工濕地污水處理技術的應用具有諸多優勢，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：冬季的寒冷環境不利于美人蕉等熱帶水生植物的正常生長，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，隨著時間的推移，重金屬、有機物等污染物往往會不斷累積，繁殖出大量的微生物，如果不進行適當的維護操作，必將引發淤積問題，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程中，水體內的基質會逐漸飽和，進而失去原先的去污能力，這就需要對基質進行定期的去淤處理。

　　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。通過合理設計，可將BOD5、SS、營養鹽、原生動物、金屬離子和其它物質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境效益、社會效益、經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。我國當前還處于發展階段，經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實際應用過程中，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提供更好的服務。

　　4 結語

　　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、去污能力、運營成本方面具有較大的應用優勢，但在其實際應用過程中，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際發展情況，合理應用人工濕地污水處理技術，促進我國污水處理行業的持續發展。

　　參考文獻

　　[1] 杜娟娟，李榮峰，李揚，等.人工濕地污水處理技術研究進展[J].山西水利科技，2015（02）：59-62.

　　[2] 梁大山.人工濕地污水處理技術機理與發展展望[J].中國科技博覽，2015（21）：341-341.

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