人工湿地对生活污水的净化作用

1、人工湿地对生活污水的净化作用陈永玲*【摘要】水是生命的源泉，生物的发展离不开水，水及人类息息相关， 水资源的保护是人类永恒的一个话题一，人工湿地是当今对水污染最有效最 环保的一种治理方法。影响人工湿地的因素有很多，我们不但要建设好人工 湿地，还要对其进行实施有效的保护。保护要从人工湿地的结构功能等方面 入手，政府应当积极发挥自己的领导效益。玉溪人工湿地的建设治理在中国 国内都处于领先地位，但是仍有许多改善的地方。【关键字】旅游 生物 淡水资源 污水处 人工湿地 保护 水资源分布 生物因素 搭配 治理 除污原理1、水及生物1.1、 水及生物我们通常所说的水包括了天然水，如河流中的水、湖泊中的水、

2、大气 水、海水、地下水等等，除此之外还包括由人工结合氢氧制成的的人工制水 等。水的化学式：H20 ,是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下 水呈无色无味透明的液体。水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内 所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中 起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识，东西方古代朴素的物 质观中都把水视为一种基本的组成元素，水是中国古代五行之一；西方古代 的四元素说中也有水。正如水中遨游的鱼，水底栖息的海星、海葵，飘浮在水面的浮萍，那些 两栖动物如青蛙等，使人们想到水对于它们来说是多么的重要！ 一旦没有水, 它们便马上面临死亡的威胁。

3、然而，对于那些生活在陆地上的生物，包括人 类本身对水的需求也是必不可少的，而且为了生活和生产，人类还需要更高 质量的水。当地球还是一片荒芜的不毛之地时，地衣、苔辞这些先遣植物利 用积存在岩石缝隙中的雨水，顽强地生活着，它们的后代在开拓者的尸体上 一代又一代地繁衍、生存。就是这批先遣“部队”，使地球裸露的岩石上有 了薄薄的腐殖质，同时也使降水能够更多地截留下来。水从生命诞生那刻起 就及生物息息相关。1.2、 水的分布状况地球拥有的总水量约为136亿亿吨，其中，含盐的海水约为132. 2亿亿 吨。由于盐份问题，海水不能被陆地上的生命作为水源来利用。地球上水量 的分布大致是：海洋占97. 2乐 极地

4、冰山占2. 15%,地下水占0.632%,湖泊 及河流占Q 017%,云中水蒸气占0.001%。陆地上的淡水来自天上。海水在阳光下蒸发，盐留在了海里，而淡水蒸 发到天上，形成云。云被风吹到陆地的上空，凝结后降落到大地上。如此， 陆地上的江河、湖泊、湿地才得以形成，它们是陆地生命的淡水源。地球上的淡水总量约为3. 8亿亿吨，是地球总水量的2. 8%。然而，如此 有*玉溪师范学院2008级生物科学学号:2008034141邮编:653100限的淡水量却以固态、液态和气态的儿种形式存在于陆地的冰川、地下 水、地表水和水蒸汽中，其比例分布是：极地冰川占有地球淡水总量的 75%,而这些淡水资源儿乎无法利

5、用；地下水占地球淡水总量的22. 6%,为 8600万亿吨，但一半的地下水资源处于800米以下的深度，难以开采，而 且过量开采地下水会带来诸多问题；河流和湖泊占地球淡水总量的0. 6%, 为230万亿吨，是陆地上的植物、动物和人类获得淡水资源的主要来源；大 气中水蒸气量为地球淡水总量的0.03乐 为13万亿吨，它以降雨的形式为 陆地补充淡水。1.3、 水资源保护的必然性由于陆地上的淡水会因日晒而蒸发，或通过滔滔江流回归大海，地球可 供陆地生命使用的淡水量不到地球总水量的千分之三，因此陆地上的淡水资 源量是很紧缺的。联全国的一项名为“综合评估世界淡水资源”的最新研究报告指出：目 前，世界上约有三

6、分之一的人生活在淡水资源缺乏的环境中，而若人们继续 像现在这样节制不力用水的话，则三十年来贫水人口数将可能达到三分之« O据称地球上有百分之九十七的水属于不可饮用的水，而余下的百分之三 的水资源中又有三分之二在冰川雪原，不能直接供人们使用，人们可利用的 江、河、湖、泊及地下水的总量仅占地球总水量中极微小的比例。人们用水 分配中农业灌溉占百分之六十七，工业生产占百分二十三，市政民用占百分 之十。本世纪以来，随着全球人口数量的激增，农业用水量以增长了五倍， 工业用水量增长了二十六倍，市政用水量增长了十八倍。目前，世界已有十 亿人口生活在淡水资源贫缺环境中。虽然淡水资源的危机今后将日益明显

7、，但事情并非无可挽救。联全国秘 书长科菲安南指出，人类现在只使用了地球上可再生利用淡水贮量的六分 之一左右，只要今后措施得力，用水节制，未来还是有希望。除此之外污水净化也是保护水资源的一项重要手段，通过建造人工湿地 治理污水是最常见有效的方法之一。2、人工湿地及作用2.1、人工湿地简介人工湿地是由人工建造和控制运行的及沼泽地类似的地面，将污水、污 泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水及污泥在沿一定方向流动的过 程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协 同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、 过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮

8、蔽、残留物积累、蒸腾 水分和养分吸收及各类动物的作用。人工湿地是一个综合的生态系统，它 应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构及功能协调原则，在促 进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境 的再污染，获得污水处理及资源化的最佳效益。2. 2.、人工湿地的研究意义随着人口的增加和经济的快速发展，污水排放量迅猛增加，导致我国水 源污染、水体富营养化及环境水质恶化口趋严重。目前我国污水处理主要依 赖于传统的集中时水处理工艺，虽然技术和工艺口渐完善，但却面临着处理水平 低和投资运行费用高等问题。近年来，人工湿地处理系统以其投资少、建设 运营成本低、净化效果好、去除氮、

9、磷能力强、工艺简单、组合多样化等优 点近年来在世界各地得到了广泛的应用，可作为传统污水处理技术的一种有 效替代方案，对于节能降耗、清沽生产、保护水环境以及进行有效的生态恢 复，具有十分重要的现实意义。2.3、 人工湿地的结构类型人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、 运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理。人工湿地处理系统可 以分为以下几种类型：（1）自由水面人工湿地处理系统；（2）人工潜流湿 地处理系统。（3）垂直水流型人工湿地处理系统。根据湿地中的主要植物 形式，人工湿地可分为：浮游植物系统、挺水植物系统及沉水植物系统。其 中沉水植物系统还处于实验室研究阶段

10、，其主要应用领域在于初级处理和二 级处理后的精处理；浮游植物系统主要用于氮、磷去除和提高传统稳定塘效 率；挺水植物在人工湿地系统应用广泛，目前所指人工湿地系统一般都是指 挺水植物系统。挺水植物系统根据废水流经的方式，乂可分为表面流湿地（SFW ）、潜流湿地（SSFW ） o表面流湿地系统及自然湿地十分相似，水 深通常在4m以下，在污水缓慢流经湿地表面时，绝大部分污染物靠生长在 水下植物茎杆上的微生物膜去除。其优点在于造价低、运行管理简单，但并 没有充分发挥机制和植物根系的作用；缺点是在运行过程中易产生异味，滋 生蚊蝇，造成局部环境恶劣。潜流湿地系统根据水流流动方向可分为水平潜 流人工湿地和垂直

11、流人工湿地，当污水流经湿地床的填料时，系统充分利用 填料截留、根系吸收和填料表面生长的生物膜对其进行降解消化，氧主要是 靠植物根系进行传输。其优点在于污染物去除率高、受温度影响较小和卫生 条件好，但其控制管理相对复杂，由于其较高的污染物去除效率，人工湿地 大部分采用潜流式湿地系统。2.4、 除污原理中主要污染物有三类。第一类为悬浮物；第二类为有机污染物：COD、 BOD ；第三类为无机营养盐：氮、磷。SS的去除主要靠物理沉淀、过滤作 用，BOD的去除主要靠微生物吸附和代谢作用，代谢产物均为无害的稳定物 质，因此可以使处理后水中残余的BOD浓度很低。污水中COD去除的原理及BOD基 本相同。N、

12、P去除人工湿地主要利用生物脱氮及植物吸收方法。作用机 理对污染物的去除及影响物理沉淀可沉淀固体在湿地中重力沉降去除过 滤通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固体被 阻截而去除生物化学微生物代谢利用悬浮的底泥的和寄生于植物上的细菌 的代谢作用将悬浮物、胶体、可溶性固体分解成无机物；通过生物硝化-反 硝化作用去除氮；部分微量元素被微生物、植物利用氧化并经阻截或结合而 被去除自然死亡细菌和病毒处于不适宜环境中会引起H然衰败及死亡 植 物植物代谢利用植物对有机物的吸收而去除，植物根系分泌物对大肠杆菌和 病原体有灭活作用植物吸收相当数量的氮和磷能被植物吸收而去除，多年 生沼泽生植物

13、，每年收割一次，可将氮、磷吸收、合成后分移出人工湿地系 统。3、人工湿地的影响因素3.1、 物理因素温度、水停留时间、水力负荷、湿地的运行管理等均会对人工湿地的去 污效果产生影响。水温在2025c时，生物去污的效果最好，低于10C 时，处理效果会明显下降。当湿地运作一段时间（如3年）后，去污效果 基本不再受环境因子（如温度、污水流量等）影响，人工湿地中若是水停留 的时间过短，就会使植物不能充分吸收净化水；过长，则人工湿地处理污水 的效率会降低。水分的适量供给，即水力负荷的及时调整，是保证湿地植物 正常发挥作用的重要因素，以满足湿地植物对水分的需求，干湿交替的运行 方式更有利于湿地植物的生长，地

14、上生物量的增加，须根和根毛数量的增 加，提高植物的输氧量，改善介质中氧化还原状态以促进有机物的降解和硝 化细菌的生长。对湿地的运行管理也是一个关键的问题，要求科学管理，控 制水停留时间、水力负荷，同时要定期添加植物，还要注意杂草和有害生物 的控制。3.2、 生物因素人工湿地系统是一个完整的生态系统，有生产者（如各种水生植物）， 又有消费者（如各种微生物、鸟类等动物），同时还有大量的分解者（各种 各样的微生物），系统内部的各种生物能相互共存，从而达到系统内部的平 衡。它形成了内部的良好循环，并具有较好的经济效益和生态效益。目前z 研究应用最多的人工湿地植物主要有芦苇、灯芯草、香蒲、菱草、菖蒲、美

15、 人蕉、慈菇等。4、人工湿地植物搭配在湿地系统植物的栽种配置过程中，各个地区应根据各地不同的气候条 件和湿地情况选择合理的湿地植物种植，同时为达到全面的处理和利用效果, 应进行有机的搭配。如深根系植物及浅根系植物搭配，丛生型植物及散生型 植物搭配，吸收氮多的植物及吸收磷多的植物搭配，以及常绿植物及季节性 植物的季相搭配等。在进行综合处理的一些工艺或工艺段中，切忌配置单一 品种，以避免出现季节性的功能下降或功能单一。适当密度地种植湿地植物、及时的维护和定期收割可以有效地减少湿地 系统中堵塞现象的出现。排除淤积、饱和现象的最佳途径是要在有备用池的 前提下，定期地对基质进行去淤、更换，对植物进行收割

16、。5、玉溪人工湿地5.1、 玉溪人工湿地概况溪市自2 0 0 1年开始实施人工湿地治污工程，在抚仙湖北岸的窑泥沟 建设人工湿地，在抚仙湖西岸的火焰山以及星云湖、杞麓湖分别恢复了湖滨 带。运行结果表明，抚仙湖北岸边的窑泥沟人工湿地治污效果显著。窑泥沟 人工湿地于2 0 0 2年6月投入使用，是我省最早投入使用的人工湿地，湿 地按中科院南京地理湖泊研究所设计方案建设，占地2 6亩的人工湿地投资 仅1 6 9万元，而日处理污水达1万吨，每吨水的治理费用只需花儿分钱。 目前，第二块人工湿地一一马料河人工湿地已投入使用，日处理污水能力达 到1. 4 5万吨，不但有效治理了污水，还成为装点抚仙湖的靓丽生态

17、景 观。据玉溪市环境监测站监测结果显示，窑泥沟人工湿地出水水质达地表水I I I类标准，马料河人工湿地出水水质达地表水I I类标准。目前玉溪人工湿地的维护仍然是一个严峻的问题，如马料河人工湿地原 先栽种的水生植物已经砍伐，只留下浮萍漂在污浊的水面上，风吹过，臭味 扑面而来，湿地控制马料河污染的功效几近丧失。在窑泥沟人工湿地，以往 大片绿意盎然的植物枯萎或被割，水中的石子被污水泡成了黑色，工人们正 加紧打捞湿地中的各种垃圾。净化不完全的黑褐色污水顺着湿地不断淌入抚 仙湖，在湿地及抚仙湖的交界处，可以看到，沿岸湖水的颜色和深水部分明 显不同，岸边的石头上也长满了青苔。据介绍，这是明显的富营养化征兆

18、， 随着人工湿地功能的退化，如不尽快加以补救，富营养化趋势将越演越烈。5.2、 改善建议政府应当组织有关专家进行研讨论证，拿出保护湿地的方案和措施，拿 出玉溪人工湿地保护的战略计划；制订一些制度，有利于生态好转和湿地保 护；保护湿地和减少生活水污染结合起来；规范工业生产，进行废水、废气 达标排放；对所有水库进行改造，使死水变活，水质提高，水库之水得到利 用。对我玉溪河道，组织一次疏道清淤，疏通河道，清理淤积，净化水源。参考文献1宋朝枢.城市绿色肾肺工程及可持续发展C胡运骅.第三届中 国国际园林花卉博览会论文集，2001： 10-15. 2.2范爱军，罗恒.人工湿地生态系统中污染物的去除及影响因素J. 广东化工，2008 (9) ： 104-107. 4.3王圣瑞，年跃刚.人工湿地植物的选择J