人工湿地-新型污水处理技术

1、人工湿地新型污水处理工艺达葛拉斯公司(南开高等院校物理科学学院天津300071 )摘要：本文主要介绍了人工湿地的定义、作用机制、过程等内容，结合国际社会的发展现状总结分析了其在实际应用中的优势和存在的不足，并提出了人工湿地污水处理工艺在我国的发展前景。关牛鼻子词：人工湿地污水处理中图分类编号：文献验证码： a0引言随着我国经济的发展和人口的增加，工业污水、生活污水、农业污水的排放量逐年增加。 由于大部分污水未经处理就排放到水体中，各种污染物的量超过了水体环境的自净容量，导致水环境恶化。 目前世界污水处理一般采用电透析技术、络离子交换树脂技术、生物吸附技术、功能高分子吸附技术、膜生物反应器技术等

2、，但复杂的发生反应历程和高昂的管理费用限制了这些个方法的应用范围。 探索高效、低消费、低成本、易管理、可持续的污水处理工艺是世界各国环境管理的重要方向，对我国这样的发展中国家具有更大的意义。 本文就人工湿地的定义与分类、优势与不足、作用机制、工艺等问题作一综述。1人工湿地的定义和分类1.1人工湿地的定义人工湿地是模拟自然湿地建设的人工生态系统，由人自己建设监管。 人工湿地的污水处理工艺是20世纪70年代发展起来的具有特色的污水处理工艺，综合运用生物、化学、物理原理实现污水的处理和净化，与传统的二级生化处理技术相比，不仅污水处理效果高，而且技术设备简单，维护费用低，氮氧去除率高，系统配置的可塑性

3、高随着近年来人工湿地污水处理工艺在我国的应用研究，许多城市开始建设区域人工湿地工程，取得了良好的经济效益和生态效果，其发展前景更广阔。1.2人工湿地污水处理系统的基本类型根据工程设计原理和水体流动的不同，人工湿地污水处理系统可以分为水平潜流湿地系统、表面流湿地系统和垂直流湿地系统三种类型。 其中水平潜流湿地系统保湿性好，重金属和有机物去除效果好，不易受自然环境影响。 表面流湿地系统不需要人工基质作为填充剂，虽然工程成本低，但对水的负荷力低，污染能力有限。 垂直流湿地系统很好地综合了两者的优势，但由于工程成本高，其应用范围受到限制，没有广泛普及。2人工湿地污水作用机理1953年，德意志恺撒博士研

4、究生通过研究证实芦苇能够有效地清洗水中的有机质和无机物，开发了植物过滤系统。 1977年根区法理论的提出，揭示了人工湿地污水处理工艺的初步萌芽，此后数十年间，人工湿地污水处理工艺不断得到完善和发展，在西方国家得到了广泛应用。人工湿地以人工基质为填料，构成水生植物和生态系统，利用该系统中的基质、水生植物、微生物的相互作用，通过基质的过滤、沉淀、吸附、络离子交换、微生物分解等化学、生物、物理原理实现污水的高度净化。 目前的研究认为湿地净化污水，是其中物理、化学及生物协调作用和影响的结果。 成熟的人工湿地，填料表面吸附着大量微生物形成的生物膜，植物根系向池子扩展。 污水流经人工湿地，污水中的漂浮物(

5、包括不溶性有机物)会被填料和植物的根系所阻碍而沉淀在基质中，通过微生物的同化吸收和分解代谢分解而去除的污水中的大多数污染物还可以通过植物根系和微生物分泌细胞物质的络离子交换、络离子吸附、化学沉淀等化学反应来去除。 德意志学者Kickuth R .的根区法理论认为，湿地生长的挺水植物在叶片吸收和茎干运输作用下，将空气中的氧输送到根部，通过植物根部的表面组织扩散。 这样，就能使根系周围的微环境依次达到好氧、缺氧、厌氧状态，硝化、去硝化作用、微生物将磷过剩的蓄积作用从废水中去除，最后通过湿地基质的定期交换与收割将污染物最终从系统中去除。 人工湿地物质的传递和转化主要取决于含氧情况，图1可以清楚地表现

6、出这一过程3工艺流程人工湿地的工艺流程有多种，目前常用的有云推送流程、步进供水式、回流式和综合式4种(图)。云推送流是最基本的形式。 台阶供水式可避免湿地床前部堵塞、植物生长均匀、有利于后部硝化反硝化作用的回流式对供水进行一定稀释、增加水中溶解氧、减少臭味的出水流促进湿地床的硝化和反硝化作用，采用低扬程泵， 水力喷射和落水等方式也可以充氧的综合式除了设置水体回流外，还可以使浸水分布在湿地床中部，减轻湿地床前的负荷。4人工湿地的植物选择4.1人工湿地植物的种类在人工湿地的设计和施工过程中，人工湿地植物的主要应用类型分为水生型、湿地型和陆生型。 具体分类如下：水生型：1 )挺水植物2 )浮水植物3

7、 )浮叶植物4 )沉水植物。湿生型：1 )湿生草本植物2 )湿生木本植物。陆生型：1 )陆生草本植物2 )陆生木本植物。4.2人工湿地植物的筛选原则人工湿地污水处理的效果与生态系统的功能密切相关，尤其是生态系统的生物特性与生物群落之间的相互作用。 由于不同植物群落自身根系厚度、释放的氧量不同，在污水处理过程中发挥的作用也不同，因此必须对人工湿地植物进行必要的分类和筛选。人工湿地植物的筛选，必须坚持以下原则：第一，要尊重植物自身的适应性，考虑植物的净化能力和生长周期，发挥植物的作用；第二，植物的选择可以与周围的景观和植物相协调，形成统一的整体；第三，各植物的作用和功能各不相同各功能植物的合理组合

8、，可以形成整个系统，增强去污能力；第四，考虑到植物的多种用途，利用不同功能的植物组合，增强去污效果，降低植物自身对环境的不利影响。总的来说，人工湿地应该选择污染、净化、抵抗力强的乡土植物作为人工湿地的栽培植物。 例如，美国人工湿地常用的植物有芦苇、香槟、灯芯草、洋葱、竹子等，深圳市的白泥坑人工湿地种植有芦苇、苹果、灯心草、蒲草等。 在一些人工湿地，养殖抗污鲤鱼、鲫鱼等鱼种构成水生生物池，使整个湿地花草繁茂，鱼的viiv系统绿化工程。5人工湿地污水处理工艺的应用优势与不足5.1人工湿地污水处理工艺的应用优势人工湿地污水处理工艺与传统的二级生化处理技术相比，其应用优势主要表现在以下四个方面： (1

9、)人工湿地污水处理系统的工程建设成本低、设备维修相对简单；(2)人工湿地污水处理系统主要由人工基质和水生植物组成，人工基质选择空间宽， 土壤、细砂、石灰石、砂砾等可作为填充剂使用，由于填充剂的组成不同，基质的污染能力也不同，因此可根据污染物的种类和性质选择适当的填充剂组合，准确处理污水。 另外，水生植物种类也很多，灯芯草、茯白、浮萍、凤眼莲、芦苇等为常见挺水植物，这些个水生植物有氮、磷、无机物等污染物的净化能力差异，合理选择水生植物可提高污水的净化能力；(3)入水浓度低时， 人工湿地污水处理系统对COD的去除率可以达到85%以上，对氮的去除率可以达到65%以上，对磷的去除率可以达到9.0 %以

10、上，除了这些个常见的无机物之外，对其他农药类、重金属等的去除率也保持在9.0 %以上， 人工湿地污水处理系统与传统污水处理工艺相比，去污能力强(4)传统污水处理厂仅具有单一的污水处理功能，但人工湿地污水处理系统由于其独特的组成部分可能会与自然湿地相似，对周围环境产生强大的影响； 大型人工湿地的建设不仅增加了地球的绿地面积，还能为人们提供新的城市生态景观，发挥了污水净化功能，实现了云同步生态效益和社会效益的双重效益。5.2人工湿地污水处理工艺不足人工湿地污水处理工艺具有许多应用的优点，但由于其特殊的污水处理反应历程，易受气候条件的影响，如冬天的寒冷不适于香蕉等热带水生植物的正常生长，污水处理能力

11、也受到一定的限制。 而且，人工湿地污水处理系统的污染效果与水体中污水的流动时间成正比，因此为了防止污水的沉积，需要一盏茶的填充空间，其占地面积也比一般的污水处理场大23倍，施工场地时必须考虑远离城区街道的城郊乡。 人工湿地污水处理系统的净化过程需要依赖自各儿的水域系统，人造的参与的范围有限，随着时间的推移，重金属、漂浮物、有机物等污染物逐渐积累，大量微生物大量繁殖、维护不当，就会发生沉积现象，水体的传导性和处理效果降低， 人工湿地处于连续运行过程中，水体内的基质逐渐饱和，失去原来的净化能力，需要定期对基质进行净化处理。6人工湿地中的污水处理工艺发展6.1中国人工湿地污水处理工艺发展现状人工湿地

12、的污水处理工艺在我国的研究星空卫视很慢，在“七五”之前首次着手该系统的合理研究，应用实例还很少。 我国新建的人工湿地工程是国家环境保护总局在深圳主办的白泥坑人工湿地工程，污染物去除率达到90%，随后在江苏、上海、沈阳等地也积极开展了研究计划，建设了规模不同的人工湿地工程，取得了良好的污染效果。6.2人工湿地污水处理工艺的发展前景长期研究实践表明，人工湿地污水处理工艺作为一个先进的污水处理工艺，各国对该技术的研究深度很深，具有传统技术所没有的综合效益，因此人工湿地污水处理工艺的发展空间非常广阔。 人工湿地污水处理工艺在中国经过2.0年以上的发展，不仅获得了很高的综合效益，而且符合中国现在阶段的国

13、情。 据统计，在中国只有4%的生活污水和4%的工业废水2.5经过净化资源再生，剩下的全部直接排放，不仅浪费了大量的淡水资源，而且大范围的城市用水污染，淡水资源越来越缺乏的社会形势迫切需要有效的污水处理工艺，缓解了当前的水资源匮乏状态。 此外，由于经济条件的限制，一些边疆地辖区没有在资金短缺建设污水处理厂，大力发展人工湿地的污水处理工艺对实现全国水资源回收具有重要意义。7结语人工湿地因其技术相对简单、投资少、能源消费少、营运成本低、易于维护、操作和管理，已引起世界环境科学人员的高度重视，其处理技术的研究和系统建构是当前国际湿地领域的研究热点。 但是，目前这种污水处理方法容易受到气候条件、占地面积等的制约。 总体而言，结合我国国情，人工湿地污水处理工艺在未来污水处理领域有着更广阔的发展前景和云同步，也是利国利民的工程。参考文献1 )张玉春、许虹.浅谈人工湿地污水处理工艺与应用J .价值工程，2011，(1.5 )。2探讨赖翠婷.人工湿地污水处理工艺J .科技创新与应用，2014，(2.0 )。3赵桂瑜、杨永兴、杨长明等.人工湿地污水处理系统的技术设计研究4潘科、杨顺生、陈3804； 人工湿