摘要：湿地是一种天然存在的生态系统，而人工湿地是一种具有污水处理能力的功能性湿地。人工湿地恰好是基于天然湿地的净化机理进行仿造且强化，营造的人工生态系统，其功能的实现是通过系统中发生的各种物化反应和生化反应。人工湿地工艺相对简单，维护成本低，拥有较强的可塑性，并且水源通过净化体现出生物安全性，具有一定的美观性，增强生境营造。人工湿地发展至今，已是具有多项工程案例的污水处理工艺。近些年来我国很多城镇开展建设人工湿地项目，获得了社会经济双重效益。基于此，本文对人工湿地在污水处理的实践应用问题做浅析。
关键词：人工湿地；污水处理；应用
1 人工湿地污水处理技术原理
人工湿地是仿照自然湿地，它主要是借助择选适宜的地理位置、地形，构造主要由水生植物、基质、微生物组成的处理系统。其对污染物的净化主要是通过系统中物化反应、生化反应的联合作用，包括沉降、吸附、络合、分解、固定、硝化反硝化反应。植物根系能明显提高基质内微生物的附着，同时消除短流，并促进污染物沉淀。对较高浓度进水而言，植物本身对氮磷的吸附作用可忽略；对深度处理情况，植物本身对氮磷的吸附起到一些作用。基质是微生物的载体，可缓释供氧，且能够固定湿地植物生长。
湿地系统稳定后，微生物的良好生长使填料表面和植物根系形成了生物膜。污水通过处理系统时，填料及植物的根系可以阻挡大量SS，生物膜的吸附与代谢作用则可以去除大部分的BOD。湿地植物的根系泌氧能力能传递释放氧气，基质内可形成不同含氧状态，从而通过微生物的硝化及反硝化作用去除氨氮。磷的去除则主要依靠湿地植物的吸收，以及微生物的累积。因此，湿地植物的选择对去除不同污染物的效率也有一定地影响。
2 人工湿地污水处理技术的特点
人工湿地的优势在于，建造所需成投资低，控制简单，便于维护，可进行有效可靠的污水处理，建设和运营成本的经济性明显优于传统二级生化工艺。湿地系统凭借本身独特的组成内容类似于自然湿地，一定程度美化了周围环境，全面建设湿地，不仅有效扩大了绿地范围，为建设城市创造了良好的生态景观，最大程度发挥净化污水的作用，获得社会生态双重效益。
但常规来讲，人工湿地的占地面积比较大，虽然通过优化设计可提高水力负荷，但仍然比不上传统二级生化工艺，在建设用地上具有局限性。人工湿地工艺较为简单，对于高浓度有机废水或含重金属的废水的处理效果不是很理想，这种情况一般需要设置预处理，或与其他污水处理工艺联合使用。由于湿地植物的生长状态对于湿地系统至关重要，冬季的时时候污水处理系统不稳定，净化效果会降低，尤其是对氨氮的去除效率会明显低于其他季节。
3 人工湿地的基本形式
3.1 表面流人工湿地
表流湿地系统中，污水在湿地表面形成漫流的状态，以上进上出的形式从湿地表层流过，且维持一定的水位，湿地内部不设置填料，水与植物根部及根部微生物接触，通过物化反应、生化反应去除各种污染物。
表流湿地是最接近自然界状态的湿地，与其他湿地不同的是表面流湿地无填料，我们认为基质和植物根系为微生物的主要载体，表流湿地填料的缺失导致微生物量不够，效率较低，且易孳生蚊虫。而且在寒冷冬季或者北方地区，表流湿地受温差变化影响而处理效果降低，因此其使用不多，具有一定的局限性。
3.2 水平潜流人工湿地
水平潜流系统中，污水以上进下出的形式在湿地填料层流动，以水平推流的形式从湿地的入口流向出水端，污染物通过植物、填料、微生物的共同作用去除，填料层较深。水平潜流湿地的水力负荷和有机负荷相对较高，相对表流湿地来说，其对污染物的去除效果得到提升。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是，水平潜流湿地的构造稍微复杂，脱氮除磷的效果也比不上垂直流人工湿地。
3.3 垂直流人工湿地
垂直流人工湿地系统中，包含一个完整的集水和配水系统。污水通过布水装置自填料面上层垂直流到填料面下层，通过底层集水装置排出，污染物通过植物、填料、微生物的共同作用去除，其填料层在三种类型中较深。垂直流湿地系统中的溶氧较高，环境有利于硝化细菌生长，系统的硝化能力会比较高。对于氨氮含量较高的污水，一般来讲，垂直流湿地处理能力优于水平潜流湿地。
4 人工湿地在污水处理中的应用
人工湿地系统可单独使用，也可与其他污水处理设施结合使用。用于单独处理的湿地系统，一般需进行预处理，预处理的程度和方式应综合考虑进出水水质、人工湿地类型等因素，保证处理工艺能正常进行。在经济最优性，根据不同进出水水质的要求，可采用适当合理的预处理工艺。湿地系统预处理一般采用一级处理，使系统保持合理的有机负荷，避免局部发生厌氧状态。去除高含量悬浮物质可有效防止湿地进水附近沉淀累积，堵塞。
不同类型的人工湿地系统，都有各自的优缺点。表面流湿地设计简单，水力负荷较低，处理效率不高，占地面积较大，但建设费用低，适用于受污染程度比较低的水体，比如地表径流污染、河道生态修复类似项目。潜流湿地虽然相对构造复杂，但其水力负荷较高、净化能力强，处理效果也比较稳定、而且占地面积会减小，可高效处理污水中氨氮，适用于污染程度较高的水体，适合农村生活污水、尾水深度处理等项目。在进行人工湿地系统设计时，需综合考虑，对比不同人工湿地的处理技术优缺点，根据进出水水质要求，选择合理的人工湿地类型和组合工艺形式。
5 人工湿地应用的完善
人工湿地系统的设计受多因素控制，主要跟负荷、构造形式、布水集水方式，以及湿地植物的选择有很大关系。在实际设计过程中，可采用多级组合形式，根据进出水水质要求增加预处理、后处理工艺，可减少人工湿地的面积，减少死水区出现，提高净化效果。联可以在系统故障时候，利于停水维护，或者采用间歇式运行，提高湿地系统处理能力。
不同类型的湿地根据其不同优势和不足，采用复合人工湿地组合系统变得大势所趋，组合系统可以多级多样，优劣互补。组合湿地系统，除氮效果明显，可有效抑制堵塞风险同时节约用地。除了多种类型的湿地复合共同作用，还可以采用其他污水治理工艺与人工湿地工艺联用。当进水中SS浓度较高，泥沙与大件垃圾含量多时，可采用预处理工艺，有效增加湿地污水处理效率，减少湿地进水负荷压力，不易堵塞。当来水的生化性差，含有大分子或者难降解物质时，宜采用厌氧单元与人工湿地联合。将稳定塘与人工湿地联用，数据表明污水经过稳定塘后进水负荷明显增大，而人工湿地对后续污水的深度治理效果明显优化，BOD5净化率甚至高达95%。
总之，人工湿地是以近似天然的污水处理系统，对生态环境进行保护，尤其是水资源的再利用方面都有重要的意义。目前，主要采用工艺简单，易于维护的人工湿地污水处理技术，在污水处理中仍存在一定的局限性。为此，要实现人工湿地技术的进一步发展，就要深入剖析人工湿地净化污染物的机理，优化配置湿地植被与基质，从而提高人工湿地系统污水处理的能力，在保护生态环境以及缓解水资源危机中起到更多作用。
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论文作者:梁思雨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：湿地论文; 污水处理论文; 系统论文; 填料论文; 污水论文; 微生物论文; 植物论文; 《基层建设》2019年第19期论文;