人工濕地是一種人工建造和控制處理污水和污泥的技術(shù)，類似于沼澤濕地，污水和污泥分布于人工濕地。在沿一定方向流動(dòng)的過(guò)程中，污水和污泥主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物和微生物的物理、化學(xué)和生物三重作用來(lái)處理污水和污泥。其作用機(jī)理包括吸附、保留、過(guò)濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物掩蔽、殘留積累、蒸騰、水分和養(yǎng)分吸收，以及各種動(dòng)物的作用。

　　凈化污水：

　　人工建造一個(gè)游泳池或溝渠，并在底部鋪設(shè)防漏和含水層。

　　填充一定深度的土壤或填充層，植物維管植物如蘆葦或根系發(fā)達(dá)的水生植物。濕地一端的污水通過(guò)配水渠道進(jìn)入，通過(guò)推流法與植物根區(qū)被生物膜和溶解氧覆蓋的介質(zhì)表面接觸，得到凈化。人工濕地分為地表徑流人工濕地和人工地下濕地。

　　與傳統(tǒng)污水處理廠相比，人工濕地具有投資低、運(yùn)行成本低的明顯優(yōu)勢(shì)。在農(nóng)村地區(qū)，由于人口密度相對(duì)較小，人工濕地與傳統(tǒng)污水處理廠相比可節(jié)省1/3至1/2。在處理過(guò)程中，人工濕地主要采用重力自流法。在處理過(guò)程中，使用了基本的不合格和較低的操作成本。經(jīng)污水處理廠處理的廢水價(jià)格約為每噸1元，而平均人工濕地則少于2毛。

　　因此，在人口密度低的農(nóng)村地區(qū)，人工濕地的建設(shè)比傳統(tǒng)的污水處理廠更經(jīng)濟(jì)。

　　在農(nóng)村地區(qū)使用人工濕地也優(yōu)于傳統(tǒng)的污水處理廠。首先，人工濕地使用純生物技術(shù)進(jìn)行水凈化，而污水處理廠則使用化學(xué)方法。因此，污水處理廠在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量有害物質(zhì)。化學(xué)污泥和廢渣會(huì)影響環(huán)境，而人工濕地則沒(méi)有二次污染。其次，人工濕地以水生植物水草為主要處理植物，在處理污水的同時(shí)具有良好的景觀效果，有利于農(nóng)村環(huán)境的轉(zhuǎn)化。此外，人工濕地還具有可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。在人工濕地上，可以選擇一些具有凈化效果和高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物，在污水處理的同時(shí)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

　　人工濕地的運(yùn)行管理比污水處理廠簡(jiǎn)單、方便。由于人工濕地是通過(guò)生物方法運(yùn)作的，因此它們不需要專門的人員來(lái)負(fù)責(zé)。他們只需要定期清理格柵池、隔油池，每年收獲一次水生植物。微生物在人工濕地中起主要作用，而不是土壤過(guò)濾。因此，濕地的設(shè)計(jì)應(yīng)包括防止?jié)竦靥盍隙氯⒅参锼劳龊投尽Ｈ斯竦氐氖褂媚晗抟话惆?0-15年計(jì)算。也就是說(shuō)，精心設(shè)計(jì)的濕地系統(tǒng)需要在15年后清理打包好的床。經(jīng)過(guò)對(duì)填料床的清洗，建成的具有使用壽命的濕地系統(tǒng)可以重新投入使用。另外，人工濕地建設(shè)周期短。建設(shè)一座傳統(tǒng)的污水處理廠，完成相關(guān)管道的鋪設(shè)，往往需要一年多的時(shí)間。人工濕地的平均建設(shè)周期不到三個(gè)月，因此人工濕地的建設(shè)更為有效。

　　結(jié)論：在低人口密度、低污染排放的農(nóng)村地區(qū)，“人工濕地”生活污水處理設(shè)施具有許多優(yōu)點(diǎn)。該處理設(shè)施充分利用了農(nóng)村家庭住宅的地形特點(diǎn)，可適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件，實(shí)施簡(jiǎn)單，可在住宅建筑旁的空地上修建。你也可以利用池塘和公園的景觀池進(jìn)行改造;規(guī)模可以是大的也可以是小的，它可以被20至30個(gè)家庭分享，也可以由一個(gè)家庭制作。投資少，維修方便，面積小。隨著水生植物的種植，也可以達(dá)到美化景觀的效果。

　　凈化空氣：

　　SS的去除主要依靠物理沉淀和過(guò)濾，BOD的去除主要依靠微生物的吸附和代謝。這些代謝物是無(wú)害的、穩(wěn)定的物質(zhì)，因此處理后水中的BOD殘留量很低。污水COD去除原理與BOD基本相同。

　　人工濕地的N和P去除主要利用生物脫氮和植物吸收方法。

　　作用機(jī)理：通過(guò)物理沉淀去除污染物，通過(guò)重力沉淀去除和過(guò)濾濕地中的可沉淀固體，通過(guò)截留顆粒與植物根系的相互作用去除可沉淀固體和可絮凝固體;代謝化學(xué)微生物M：利用懸浮沉積物和植物寄生，細(xì)菌的代謝作用將懸浮物、膠體和可溶性固體分解成無(wú)機(jī)物;通過(guò)生物硝化反硝化去除氮;一些微量元素被氧化。被微生物和植物阻斷或結(jié)合。自然死亡：細(xì)菌和病毒在不合適的環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致自然腐爛和死亡。植物代謝通過(guò)植物對(duì)有機(jī)物的吸收而消除。植物根系分泌物能滅活大腸桿菌和病原體。植物吸收大量的氮和磷，可以被植物清除。每年收獲一次的多年生沼澤植物，可以吸收和合成氮和磷，然后將它們移出人工濕地系統(tǒng)。

　　當(dāng)污水進(jìn)入濕地系統(tǒng)時(shí)，污水中的固體顆粒會(huì)與基質(zhì)顆粒發(fā)生相互作用，水流中的固體顆粒會(huì)被直接攔截到基質(zhì)顆粒的表面。當(dāng)水中的顆粒遷移到基質(zhì)顆粒的表面時(shí)，在范德華力和靜電力的作用下，并在某些化學(xué)鍵和某些特殊化學(xué)吸附力的作用下，它們會(huì)附著在基質(zhì)顆粒上，而且也可能由于絮凝劑顆粒的存在而被吸附。

　　另外，由于濕地床長(zhǎng)時(shí)間處于浸水狀態(tài)，在床體的多個(gè)區(qū)域形成了土壤膠體，土壤膠體具有很強(qiáng)的吸附性能，可以截留和吸附水中的懸浮顆粒。

　　物理過(guò)濾和吸附是濕地系統(tǒng)攔截污水中污染物的重要途徑之一，達(dá)到凈化污水的目的。

　　植物是人工濕地的重要組成部分。根據(jù)植物優(yōu)勢(shì)種的不同，人工濕地分為浮游植物人工濕地、浮游植物人工濕地、應(yīng)急植物人工濕地和沉水植物人工濕地。濕地植物在濕地污水凈化中起著重要作用。

　　首先，濕地植物和所有的光合生物一樣，都有分解和轉(zhuǎn)化有機(jī)物和其他物質(zhì)的能力。通過(guò)吸收吸收，植物可以直接從污水中吸收可用的養(yǎng)分，如水體中的氮和磷。水中的銨鹽、硝酸鹽和磷酸鹽都可以通過(guò)這個(gè)作用被植物吸收，最后通過(guò)采收離開(kāi)水體。

　　其次，植物根系可以吸附和富集重金屬和有毒有害物質(zhì)。植物的根、葉具有吸收和富集重金屬的功能，根的吸收能力最強(qiáng)。在不同植物物種中，浸沒(méi)植物的吸附能力強(qiáng)。密集發(fā)育和交織在一起的植物也可以攔截和吸附固體顆粒。

　　同樣，植物為微生物的吸附生長(zhǎng)提供了更大的表面積。植物的根是微生物附著，附著和繁殖的重要棲息地。相關(guān)文獻(xiàn)表明，植物根際微生物數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非根際微生物，微生物在降解水中污染物方面發(fā)揮著重要作用。

　　人工濕地處理系統(tǒng)特點(diǎn)：

　　人工濕地處理系統(tǒng)具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)，非常適合中小城鎮(zhèn)污水處理。

　　人工濕地處理系統(tǒng)分為以下幾類：(1)自由面人工濕地處理系統(tǒng);(2)人工濕地處理系統(tǒng)。(3)立式水流式人工濕地處理系統(tǒng)。

　　優(yōu)缺點(diǎn)

　　人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個(gè)綜合生態(tài)系統(tǒng)，具有以下優(yōu)勢(shì)：

　　①建造和運(yùn)行費(fèi)用便宜

　　(2)維護(hù)方便，技術(shù)含量低

　　三。高效可靠的廢水處理

　　4緩沖對(duì)水力負(fù)荷和污染負(fù)荷的影響。

　　5可以提供并間接提供諸如水產(chǎn)品，畜產(chǎn)品，紙張材料，建筑材料，綠化，野生動(dòng)物棲息地，娛樂(lè)和教育等益處。

　　但也有不足

　　①占地面積大

　　②易受病蟲(chóng)害影響

　　(3)生物和水力復(fù)雜性增加了對(duì)其處理機(jī)理、過(guò)程動(dòng)力學(xué)和影響因素的理解，設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)不準(zhǔn)確。因此，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，出水往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或排放標(biāo)準(zhǔn)，部分已建濕地成為污染源。

　　此外，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，當(dāng)植物在上、下表面的密度增加時(shí)，人工濕地系統(tǒng)的處理效率也隨之提高。當(dāng)其最佳效率達(dá)到時(shí)，需要2至3個(gè)生長(zhǎng)周期，因此需要數(shù)年才能達(dá)到完全穩(wěn)定的運(yùn)作。因此，目前人工濕地技術(shù)最大的問(wèn)題在于缺乏關(guān)于長(zhǎng)期作業(yè)系統(tǒng)的詳細(xì)信息。

　　一般情況下，人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種良好的污水處理方法，特別是充分利用資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境再污染，獲得污水處理和資源利用的最優(yōu)效益，具有較高的環(huán)境效益，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益更適合于城市污水處理，如中國(guó)農(nóng)村小城鎮(zhèn)污水處理，處理量不大，水質(zhì)變化不大，管理水平不高。人工濕地作為污水處理的新技術(shù)，需要進(jìn)一步完善，需要詳細(xì)研究不同區(qū)域的特點(diǎn)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，為今后的施工提供更合理的參數(shù)。

　　摘要：人工濕地作為一種新型污水處理系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)。分析了人工濕地的特征，組成，分類和運(yùn)行機(jī)制。總結(jié)了我國(guó)污水處理人工濕地系統(tǒng)的發(fā)展歷史和優(yōu)勢(shì)。結(jié)合相關(guān)工程實(shí)例，得出了國(guó)內(nèi)應(yīng)用濕地污水處理的問(wèn)題。最后，對(duì)人工濕地污水處理系統(tǒng)在中國(guó)的應(yīng)用和前景進(jìn)行了展望。

　　1人工濕地污水處理系統(tǒng)概述

　　1.1人工濕地系統(tǒng)的組成

　　人工濕地主要由植物、微生物和填料三部分組成。該植物如蘆葦、風(fēng)車草等，可直接吸收污水中的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生長(zhǎng)，也能吸附和富集一些有毒的重金屬，并能將空氣中的氧氣輸送到根區(qū)，為床體中的好氧和厭氧微生物提供了良好的環(huán)境。微生物在污水中污染物的生物降解過(guò)程中起著重要的作用，有機(jī)物被生物膜吸附，通過(guò)微生物的呼吸去除。填料，如土壤、砂、礫石等，是微生物生長(zhǎng)的空間和場(chǎng)所，是濕地水生植物的載體。

　　1.2人工濕地系統(tǒng)的分類

　　1.2.1表流人工濕地在外觀和功能上與天然濕地最為相似。污水在土壤上層水平流動(dòng)，固體懸浮物被填料和根系堵塞和截留，并通過(guò)濕地沉淀。同時(shí)，微生物還附著在填料或植物根系和葉片上，起到生物降解的作用。

　　1.2.2水下人工濕地廢水從濕地表面垂直流向填充床的底部，床身處于不飽和狀態(tài)，氧氣可以通過(guò)大氣擴(kuò)散和植物傳播，轉(zhuǎn)移到人工濕地系統(tǒng)，但生物學(xué)上的作用主要是厭氧作用。

　　1.2.3垂直流濕地的水流綜合了地表流和地下流的特征，但垂直流濕地的建設(shè)要求較高。

　　1.3人工濕地污水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　濕地系統(tǒng)平均投資運(yùn)營(yíng)成本僅為傳統(tǒng)二級(jí)污水處理廠投資運(yùn)營(yíng)成本的1/10-1/2，且成本較低。基本上可以達(dá)到規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　根據(jù)現(xiàn)有資料分析，濕地處理系統(tǒng)不僅可以處理生活污水，主要是有機(jī)物和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且對(duì)重金屬和酸性有機(jī)無(wú)機(jī)礦物污染有較好的去除效果。而且適應(yīng)負(fù)荷變化的能力很強(qiáng)，全年都能運(yùn)行，易于管理和維護(hù)，但北部地區(qū)冬季容易結(jié)冰。

　　2我國(guó)人工濕地污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

　　近年來(lái)，中國(guó)在人工濕地技術(shù)開(kāi)發(fā)方面取得了一定進(jìn)展。 1988年至1990年，在北京昌平開(kāi)展了地表流人工濕地處理系統(tǒng)的研究。處理量為500t / d生活污水和工業(yè)廢水，占地2hm2，水力負(fù)荷為4.7cm / d，COD去除率為81.2%。 BOD去除率為85.8%。 1990年7月，國(guó)家環(huán)境保護(hù)局華南環(huán)境保護(hù)研究所在深圳郊區(qū)設(shè)計(jì)并建造了白泥坑人工濕地污水處理試驗(yàn)項(xiàng)目。整個(gè)系統(tǒng)采用地下流動(dòng)植物碎石和兼性穩(wěn)定池塘的組合，COD去除效率。在71%時(shí)，BOD去除效率為90%。沙田人工濕地污水處理廠是深圳市重點(diǎn)河流綜合治理項(xiàng)目之一，于2000年12月開(kāi)工建設(shè)，2001年7月建成投產(chǎn)。處理規(guī)模5000m3 / d，占地面積2萬(wàn)m2，COD去除率為76%。 ，BOD去除率達(dá)78%。目前，山東省還在積極開(kāi)發(fā)人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。

　　除生活污水處理外，人工濕地還廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)面源污染、垃圾滲濾液、富營(yíng)養(yǎng)化水、采油廢水、采礦廢水等的處理。隨著研究的深入，人工濕地也被用于改善飲用水水源的水質(zhì)，如利用人工濕地改善北京官?gòu)d水庫(kù)的水質(zhì)，出水基本達(dá)到地表水三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.2我國(guó)人工濕地污水處理的優(yōu)勢(shì)

　　2.2.1控制非點(diǎn)源污染

　　長(zhǎng)期以來(lái)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，95%以上的生活污水和糞便廢水直接排入地下或河流和湖泊，增加了水污染控制的難度。因此，適當(dāng)裝載的濕地污水處理系統(tǒng)可應(yīng)用于非點(diǎn)源污染控制。

　　2.2.2城市污水處理經(jīng)濟(jì)模式

　　目前，國(guó)內(nèi)外廣泛采用二級(jí)生化處理技術(shù)，對(duì)大量生活污水進(jìn)行集中處理。它通常需要巨大的充氧曝氣設(shè)施，大型的收集管道網(wǎng)絡(luò)，以及高昂的運(yùn)營(yíng)成本和管理水平。同時(shí)，去除氮、磷污染物的能力較差，容易導(dǎo)致接收水體富營(yíng)養(yǎng)化。在人工濕地進(jìn)行小規(guī)模分散式污水的局部處理，不需要大量的污水收集網(wǎng)絡(luò)，建造費(fèi)用可由發(fā)展商、居民及政府負(fù)擔(dān)。從某種意義上說(shuō)，它緩解了水污染增加和政府資金短缺之間的矛盾。

　　2.2.3保護(hù)飲用水源和景觀水

　　人工濕地系統(tǒng)可充分利用天然濕地植物和基質(zhì)的自然凈化能力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增加綠化面積，為污水凈化工程中的野生動(dòng)物提供棲息地，有利于生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。人工濕地處理系統(tǒng)用于處理城市公園和綠化景觀水，美化環(huán)境，為市民和游客創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)顯著的社會(huì)，環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

　　2.2.4人工濕地的資源利用

　　人工濕地處理分散生活污水的重要優(yōu)點(diǎn)之一是人工濕地系統(tǒng)凈化后的污水可作為中水回用，以解決常見(jiàn)的水資源危機(jī)。在農(nóng)村地區(qū)，凈化后的污水可用于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等;在城市社區(qū)，生活污水經(jīng)人工濕地系統(tǒng)處理后可直接用于社區(qū)花卉和樹(shù)木，具有綠化美化社區(qū)環(huán)境的功能。

　　2.2.5 其他

　　此外，在人工濕地系統(tǒng)中推廣用于生產(chǎn)物質(zhì)能源的種植設(shè)備具有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力。目前，對(duì)大多數(shù)能源植物的研究還處于試驗(yàn)和示范階段，中國(guó)在濕地植物能源植物栽培方面所做的工作幾乎是空白。

　　2.3我國(guó)濕地污水處理存在的問(wèn)題

　　2.3.1過(guò)程中的問(wèn)題

　　人工濕地系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的問(wèn)題如下：

　　1淤積受阻。其原因是污水未經(jīng)預(yù)處理不直接排入濕地，或者在人工濕地運(yùn)行的早期階段，根系不發(fā)育，導(dǎo)致去除懸浮固體的能力差。在某些情況下，即使由于進(jìn)水，負(fù)荷過(guò)重或洪水對(duì)人工濕地的河床造成影響。

　　(2)坡度變化。由于水的不斷流動(dòng)和沖刷，處理單元的坡度發(fā)生變化，導(dǎo)致水的分布不均勻，增加了處理單元單位面積的水力負(fù)荷，同時(shí)也使有機(jī)負(fù)荷的區(qū)域分布不均勻，降低了處理效果。

　　水生動(dòng)植物對(duì)處理系統(tǒng)的影響。

　　(4)對(duì)周圍土壤的滲透有影響。

　　2.3.2限制土地資源的可用性

　　一般而言，人工濕地的處理負(fù)荷較低，人工濕地面積較大。以深圳沙田污水處理廠為例，處理1m3污水所需的濕地面積為1.88m2。如果考慮預(yù)處理，則總用地面積為4 m2/m3。如果每人每天平均用水量為300L，則每人每天產(chǎn)生的污水需要平均1.2 m2的面積進(jìn)行處理。根據(jù)深圳市百年坑人工濕地污水處理試驗(yàn)項(xiàng)目，處理1立方米污水所需的濕地面積約為2.7平方米。與傳統(tǒng)的生化二級(jí)處理相比，單位污水處理用地明顯較大。特別是在我國(guó)大部分地區(qū)土地資源相對(duì)稀缺的情況下，人工濕地污水處理系統(tǒng)的應(yīng)用受到的影響更大。

　　2.3.3氣候限制

　　我國(guó)南方旱澇季節(jié)對(duì)人工濕地的運(yùn)行有很大的影響，往往會(huì)改變濕地的坡度，甚至淹沒(méi)濕地的田間處理單元，嚴(yán)重影響人工濕地的系統(tǒng)運(yùn)行。在北方地區(qū)，溫度是影響濕地建設(shè)運(yùn)行的最重要因素，系統(tǒng)的處理效率最低甚至為零。

　　2.3.4缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)和統(tǒng)一規(guī)范

　　由于我國(guó)人工濕地污水處理技術(shù)起步較晚，目前已建成的人工濕地污水處理系統(tǒng)投入運(yùn)行較少，對(duì)工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)沒(méi)有系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)。TED濕地，以及長(zhǎng)期運(yùn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也缺乏。缺乏可靠的積累。

　　3 展望

　　人工濕地是一種發(fā)展前景廣闊的污水處理系統(tǒng)。今后，我們應(yīng)從以下幾個(gè)方面尋求新的突破。

　　3.1建立人工濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

　　由于氣候條件，濕地尺度，負(fù)荷率，幾何排列，植物種類組成和廢水類型，人工濕地的組成和操作參數(shù)難以變化。因此，建立必要的數(shù)據(jù)庫(kù)將有助于濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理。

　　3.2進(jìn)一步探索人工濕地的機(jī)理

　　由于所涉機(jī)制的復(fù)雜性和領(lǐng)域的廣泛性，雖然一些機(jī)制研究已初步得到承認(rèn)，但仍有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。例如，各種污染物的清除反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型還沒(méi)有完全建立。現(xiàn)有模型基本上是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停荒軓V泛應(yīng)用。

　　3.3改良人工濕地技術(shù)

　　目前，世界各國(guó)都投入了大量精力來(lái)改善人工濕地技術(shù)，并將一些傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)引入人工濕地。除了研究現(xiàn)有人工濕地系統(tǒng)以改進(jìn)和優(yōu)化工程設(shè)計(jì)參數(shù)外，該系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行能力和管理問(wèn)題也正在深入研究。例如，選擇合適的操作模式以防止填料堵塞;選擇新型填料以確保長(zhǎng)期除磷;選擇新型水生植物，以提高濕地系統(tǒng)的整體效益。

　　3.4加強(qiáng)濕地植物生物能源利用

　　濕地植物具有巨大的生物質(zhì)能價(jià)值。發(fā)展適宜的經(jīng)濟(jì)生物質(zhì)能利用技術(shù)，最大限度地利用人工濕地系統(tǒng)資源，既能增加一定的經(jīng)濟(jì)效益，又能充分發(fā)揮其生態(tài)效益。