人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用

　　1、引言

　　人工濕地是對(duì)自然濕地不斷模擬從而構(gòu)建人工生態(tài)體系，通過人類自主監(jiān)管。人工濕地污水處理技術(shù)體對(duì)生物、化學(xué)和物力原理綜合利用，進(jìn)一步處理與凈化污水，不僅獲得較好的凈污效果，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本不高，擁有較強(qiáng)的可塑性，并且水源通過凈化體現(xiàn)出生物安全性。近些年來我國(guó)很多城市開展建設(shè)人工濕地項(xiàng)目，獲得了社會(huì)經(jīng)濟(jì)雙重效益。

　　2、人工濕地概述和構(gòu)造

　　2.1 概述

　　自然環(huán)境中自然濕地是有各種生態(tài)功能的健全生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)際包含沼澤、苔原和水域地等，有效對(duì)氣候進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)污染物進(jìn)行降解，保持正態(tài)平衡，體現(xiàn)多樣化的生物特性等。在已經(jīng)界定的面積與坡度的濕地，根據(jù)科學(xué)比例有效填充土壤、砂、礫石等材料，并將良好處理效果、生長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的植物進(jìn)行種植，培養(yǎng)各種微生物，憑借土壤、填料、植物和微生物等一系列反應(yīng)，產(chǎn)生全新的凈化污水體系，達(dá)到凈化污水水質(zhì)的目標(biāo)。濕地處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)方法相比，體現(xiàn)出去氮除磷率較高、投入成本不高、不會(huì)消耗產(chǎn)能、管理維護(hù)便捷等優(yōu)勢(shì)，并可以資源化利用污水、景觀欣賞價(jià)值高、為野生生物創(chuàng)造棲息地等巨大的生態(tài)利益，在日常維護(hù)過程中需要保持通暢的填料并對(duì)濕地植物及時(shí)處置，從而正常運(yùn)行系統(tǒng)。近些年來得到較快發(fā)展，獲得各國(guó)的有效關(guān)注，持續(xù)擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，主要處理城市污水、禽畜糞水、工業(yè)廢水等。我國(guó)從20世紀(jì)90年代開始成熟應(yīng)用人工濕地。

　　2.2 構(gòu)造

　　大多數(shù)自然與人工濕地包括五部分：第一，擁有各類透水特點(diǎn)的基質(zhì)，比如土壤和礫石;第二，在厭氧與飽和基質(zhì)中適合生長(zhǎng)的植物，比如蘆葦;第三，水體;第四，無脊椎或脊椎動(dòng)物;第五;好氧或厭氧微生物群落。濕地系統(tǒng)是在這種具備一定長(zhǎng)寬比和底面坡度洼地中混合土壤和填料形成的填料床，在填料縫隙或床體表面廢水進(jìn)行流動(dòng)，同時(shí)各種性能佳、成活率較高、抗水性較強(qiáng)的水生植物在床體表面種植，初步產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)具特色的動(dòng)植物生態(tài)體系，科學(xué)處置廢水。濕地植物發(fā)揮了關(guān)鍵作用：第一，微生物明顯加大附著；第二，向根部傳遞大氣氧，在厭氧環(huán)境中保證根的生長(zhǎng)；第三，對(duì)土壤形成的透水性有效增強(qiáng)。植物可憑借通氣系統(tǒng)向地下有效輸氧，為好氧與兼氧微生物創(chuàng)造一個(gè)理想的環(huán)境。

　　3、去污機(jī)理

　　3.1 去除有機(jī)污染物

　　很好除去有機(jī)物，涉及溶性、不溶性、顆粒性有機(jī)物。憑借植物有效吸附根系微生物，利用同化或異化發(fā)揮的作用，達(dá)到去除的目的。同時(shí)，植物根系及時(shí)釋放通過植物和微生物較快吸收污染物，憑借硝化、反硝化與吸附作用提高去除水平。不溶性有機(jī)物經(jīng)過沉淀與過濾處理，更容易被微生物應(yīng)用。易氧類微生物將污水大多數(shù)有機(jī)物成功轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸矬w、二氧化碳和水，利用定時(shí)更替基質(zhì)或更換植物的方法除去系統(tǒng)中的有機(jī)體。

　　3.2 去除氮

　　氮憑借有機(jī)與無機(jī)的方式存在于污水中。經(jīng)過研究可知，系統(tǒng)主要憑借過濾、沉淀、吸收等方式有效除去存在于廢水中的氮。基質(zhì)介質(zhì)利用交換、吸收和過濾離子合理除去廢水中包含的氮。

　　3.3 去除磷

　　人工濕地基質(zhì)發(fā)揮的吸附作用及內(nèi)部植物生長(zhǎng)發(fā)揮的吸收作用統(tǒng)一除去磷素，其中基地吸附發(fā)揮了關(guān)鍵功能。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)慎重選擇填料，盡可能挑選吸附量大、價(jià)格合理的填料。有關(guān)研究說明，人工濕地可以很好去除磷素，去除TP效率超過90%。

　　3.4 去除重金屬

　　物理與化學(xué)沉淀、過濾、吸附、大規(guī)模富集微生物與植物等科學(xué)實(shí)現(xiàn)去除重金屬。其中富集微生物、植物和基質(zhì)吸收等發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。雖然人工濕地可以較好的除去重金屬，但其功能經(jīng)常被忽略。

　　4、技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)

　　4.1 優(yōu)勢(shì)

　　相較于傳統(tǒng)二級(jí)生化處理工藝，人工濕地處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，建設(shè)濕地污水處理系統(tǒng)所需成本較低，維護(hù)設(shè)備操作比較簡(jiǎn)單，需要承擔(dān)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本明顯超過污水處理廠，但若大面積推廣應(yīng)用可以得到高額的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn);第二，傳統(tǒng)處理污水過程中只體現(xiàn)出單一作用，不能凸顯生態(tài)功能，但濕地系統(tǒng)憑借本身獨(dú)特的組成內(nèi)容類似于自然濕地，一定程度影響了周圍環(huán)境，全面建設(shè)濕地，不僅有效擴(kuò)大了綠地范圍，為建設(shè)城市創(chuàng)造了良好的生態(tài)景觀，最大程度發(fā)揮凈化污水的作用，獲得社會(huì)生態(tài)雙重利益。

　　4.2 劣勢(shì)

　　氣候因素容易對(duì)處理技術(shù)造成較大的影響，天寒地凍的冬季難以確保正常生長(zhǎng)熱帶地區(qū)的水生植物，一定程度限制處理能力。此外，由于系統(tǒng)本身產(chǎn)生的凈污效率與水體中污水流動(dòng)時(shí)間形成正比關(guān)系，只有設(shè)計(jì)充分的填料空間才可以對(duì)滯留污水問題有效預(yù)防，迫切需要擴(kuò)大建設(shè)面積，所以，在選擇項(xiàng)目地址時(shí)應(yīng)慎重考慮盡量遠(yuǎn)離市區(qū)。系統(tǒng)不能獨(dú)立實(shí)施去污操作，還必須借助水體系統(tǒng)協(xié)助完成，因此人工干預(yù)不會(huì)產(chǎn)生較大范圍，隨著時(shí)間的增加，緩慢堆積了重金屬與懸浮物等有機(jī)污染物，必將大規(guī)模繁殖微生物，若維護(hù)缺乏合理性，必將產(chǎn)生淤積現(xiàn)象。人工濕地可以對(duì)水中存在的污染物有效去除，由于不斷增加的使用時(shí)間，大量隨機(jī)污水污染物，超出處理濕地設(shè)計(jì)和凈化自然的能力，不利于正常運(yùn)行，難以獲得處理污水的理想效果。

　　5、實(shí)際應(yīng)用

　　5.1 景區(qū)應(yīng)用

　　我國(guó)擁有豐富的物產(chǎn)，地域相對(duì)遼闊，體現(xiàn)出人工濕地的天然性。但運(yùn)行濕地處理系統(tǒng)的時(shí)間相對(duì)較短，在“七五”時(shí)期最早開展研究，之后在“八五”和“九五”時(shí)期整體研究了綜合利用人工濕地、穩(wěn)定塘和處理天然土地系統(tǒng);人工濕地在“十五”期間具體用于處理主體，對(duì)其產(chǎn)生的工藝參數(shù)、應(yīng)用范圍和處置機(jī)理科學(xué)討論。最早是在蘆葦濕地項(xiàng)目中應(yīng)用，之后相繼建設(shè)人工濕地，主要對(duì)生活污水和工業(yè)廢水科學(xué)處置，獲得理想的生態(tài)收益。20世紀(jì)末出現(xiàn)的活水公園采取了全新的處理污水工藝，通過鮮花綠葉對(duì)大地進(jìn)行裝飾，有效聯(lián)系了生態(tài)與環(huán)境利益，對(duì)水體積極美化，并對(duì)良好水域環(huán)境及時(shí)恢復(fù)。

　　5.2 調(diào)節(jié)氣候

　　人工濕地系統(tǒng)通常利用各種模式，并把水分成功轉(zhuǎn)化為水蒸氣，增加了空氣濕潤(rùn)度，憑借降雨方法對(duì)周圍氣候有效調(diào)節(jié)。經(jīng)過研究表明，濕地蒸發(fā)量相當(dāng)于2-3倍的水面蒸發(fā)量，同時(shí)，經(jīng)過對(duì)濕地植物和水生物人工種植和自然馴化，相應(yīng)增加了熱容量，這是形成較大蒸發(fā)量的關(guān)鍵因素，逐步提升了調(diào)節(jié)濕地氣候的能力，人工濕地不僅對(duì)地區(qū)溫度不斷降低，還提升了空氣濕潤(rùn)度，對(duì)熱島效應(yīng)及時(shí)緩解，改善空氣質(zhì)量等。憑借光合作用與呼吸作用交換大氣中的二氧化碳，動(dòng)態(tài)平衡了二氧化碳和水，對(duì)其含量有效降低，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。也可以認(rèn)為在對(duì)局部小氣候的調(diào)節(jié)發(fā)揮了重要意義，有利于健康發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。

　　5.3 凈化水資源

　　我國(guó)各個(gè)區(qū)域水系產(chǎn)生了不同程度的水體富營(yíng)養(yǎng)化，具體是由于污水中大量富集了氮磷元素。通過研究說明，傳統(tǒng)處理方法去除氮磷小狗不理想，導(dǎo)致緩慢富集現(xiàn)象，使地表水位發(fā)生了富營(yíng)養(yǎng)化問題。簡(jiǎn)單的脫氮除磷操作需要投入較大成本，產(chǎn)生的污泥容易再次發(fā)生污染。但是，人工濕地處理系統(tǒng)包含的植物可以對(duì)各種物質(zhì)有效吸收，通過一系列轉(zhuǎn)化成為生長(zhǎng)植物必需的微量元素，并對(duì)植物根系微生物有效吸收和分解，國(guó)外一部分類似項(xiàng)目在去除含量較大的氮磷方面效果顯著。經(jīng)過檢測(cè)可知，基本上完全去除了氮磷，為居民重新提供純凈的水源。

　　5.4 污水分類處理

　　人工傳統(tǒng)濕地具體是凈化和處理排泄物沖洗水、洗滌水、種養(yǎng)殖水等，近些年來逐步朝著工業(yè)廢水和城市污水方面發(fā)展，各種污水中存在不同的污染物和排水量，各類元素形成較大的含量差異，可以通過不同基底、水生植物等合理配置不同污水。結(jié)合物質(zhì)不同種類與含量分別實(shí)施好氧型和厭氧型生物處置。按照處理污水方法科學(xué)劃分為集中和分散內(nèi)容，集中進(jìn)行處理具體是統(tǒng)一處置搜集的家庭和農(nóng)戶污水，向污水處理系統(tǒng)直接投入，難以獲得較好的效果;分散進(jìn)行處理根據(jù)家庭農(nóng)戶實(shí)施，除去收集與傳送形成的成本，在庭院中小型人工濕地還可以發(fā)揮裝飾作用。

　　6、結(jié)束語

　　在當(dāng)今國(guó)際研究濕地工作中把人工濕地污水處理技術(shù)作為關(guān)鍵內(nèi)容，利用這項(xiàng)工藝能夠降低成本，提升去污效率，與傳統(tǒng)處理方法比較體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，但容易被氣候條件和占地面積等因素的影響。綜合分析，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，在未來處理污水領(lǐng)域這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生了廣泛的發(fā)展趨勢(shì)。(來源：北京中環(huán)博宏環(huán)境資源科技有限公司)