【摘要】①利用低能耗的人工濕地系統處理廢水在國內外得到了廣泛應用。②人工濕地系統的構造、類(lèi)型及凈化機理，以樂(lè )陵躍馬河人工濕地為例，著(zhù)重介紹了人工濕地系統的工藝流程。

【關(guān)鍵詞】人工濕地 廢水處理 潛流濕地 表流濕地

1、引言

隨著(zhù)人口劇增、工業(yè)化及城市化進(jìn)程加速，水污染問(wèn)題日趨嚴重， 保護水環(huán)境的任務(wù)變得越來(lái)越艱巨。在各種污水處理方法中，生態(tài)處理技術(shù)由于投資少、操作簡(jiǎn)單、處理效果好、抗沖擊力強，同時(shí)可使污水處理與創(chuàng )建生態(tài)景觀(guān)有機結合起來(lái)，具有良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益及社會(huì )效益。該技術(shù)已逐步被越來(lái)越多的國家所接受，并廣泛予以應用。人工濕地是借鑒自然濕地系統原理，由人工建造和監督控制的濕地系統，利用生態(tài)系統的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等作用來(lái)實(shí)現對污水的高效凈化。

2、人工濕地的定義

人工濕地是指“人工筑成水池或溝槽，底面鋪設防滲漏隔水層，充填一定深度的基質(zhì)層，種植水生植物。利用基質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用使污水得到凈化”的一種工程構造體。

3、人工濕地構造

人工濕地幾何構造一般是在一定長(cháng)寬比及底面坡降的洼地中，按一定的坡度填充選定級配的填料(如石子)，通過(guò)在填料表層土壤中種植處理性能好、成活率高、生長(cháng)周期長(cháng)、美觀(guān)及經(jīng)濟價(jià)值高的水生植物，構成一個(gè)濕地生態(tài)系統。對于不同的人工濕地類(lèi)型，具體的構造有差別，但主體仍是由主系統(人工濕地)、調節系統(串聯(lián)或并聯(lián)的人工濕地)、輔助系統(預處理池、濾池、上水溝、貯存塘等)和集排水系統組成。濕地植物是整個(gè)濕地系統的重要組成部分，具有增加微生物附著(zhù)(植物的根莖葉)，增加或穩定土壤透水性的作用。濕地植物常常由挺水植物(如蘆葦、菖蒲、水蔥)、漂浮植物(如鳳眼蓮、綠萍)、浮葉植物(如水浮蓮、睡蓮、蓮藕、荇菜)和沉水植物(如金魚(yú)藻、菹草)構成一個(gè)由低級到高級的植物生態(tài)系統，其穩定、合理的結構使整個(gè)系統即能有效抵抗水質(zhì)、水量變化造成的沖擊，又利于其分層多級地凈化污水。

4、人工濕地類(lèi)型

按照進(jìn)出水布水的方式的不同，一般將人工濕地分為表流人工濕地（FWS）和潛流人工濕地（SFS）。

(1)表流人工濕地（FWS）

表流人工濕地基本特征主要是污水在土的上層流動(dòng)，水面與空氣直接接觸。部分物質(zhì)被阻擋截留，大部分的有機物是由生物的生物膜降解去除。研究表明，這種類(lèi)型的人工濕地比較適合處理污染物濃度不太高的污水。表流人工濕地對各類(lèi)污染物的去除率都較好，效果比較穩定。此外，污水中的營(yíng)養元素以及被分解的有機污染物為植物和微生物的生長(cháng)提供了營(yíng)養物質(zhì)，增加了物種的豐富度。表流人工濕地的設計簡(jiǎn)單，所需投資少，運行過(guò)程的成本低；但負荷低，去污能力也有限。受自然氣候條件的影響大，占地面積大，污水直接暴露地表會(huì )產(chǎn)生臭味。

(2)潛流人工濕地（SFS）

潛流人工濕地的進(jìn)水方式是由上而下進(jìn)水，污水均勻進(jìn)入填料床底部，在濕地內部進(jìn)行反應，反應過(guò)后水經(jīng)過(guò)出水管排出。所以潛流濕地系統可以充分利用到植物根系以及富集在基質(zhì)表面的生物膜。根據水流向的不同，潛流人工濕地又能分為兩種：水平潛流和垂直潛流。垂直潛流人工濕地系統的水在填料床間基本呈從上到下的垂直流動(dòng)方式，水流流過(guò)填料后均勻分布在出水端底部，而后排被出系統。對COD、TN的去除率較水平人工濕地高，抗負荷沖擊能力強，投資成本少、運行費用低。但是相對于水平潛流人工濕地，垂直潛流人工濕地去除有機物的能力較差，而且垂直潛流人工濕地設備要求高，運行流程復雜?？偟膩?lái)說(shuō)，潛流人工濕地受氣候影響比較小，建造的成本較高，基質(zhì)也很容易堵塞，從而造成表面上水流停滯，對系統的長(cháng)期運行并不利。?

5、人工濕地系統處理廢水機理

人工濕地系統由濕地單元與各種高、低生物和所處的開(kāi)放式環(huán)境共同構成了較完整、復雜的生態(tài)系統，是一種獨特的土壤、植物、微生物生態(tài)系統。在污水凈化過(guò)程中，系統充分利用自然凈化作用，結合物理、化學(xué)及生物作用，利用三者的協(xié)同關(guān)系，使廢水中的污染物得到較徹底的去除。

（1）生物作用

人工濕地系統處理污水主要依靠床體中的微生物膜。廢水通過(guò)人工濕地時(shí)，從配水系統進(jìn)入填料層。填料表層即土壤層是由氣生根、水生根和枯枝落葉等形成的根氈層，該層與植物莖葉為在填料表面和植物根系中生長(cháng)的大量微生物提供附著(zhù)生長(cháng)表面，使其在上面形成微生物膜。植物根系具有輸氧功能，在根毛周?chē)?、離根毛較遠區及遠離根毛區依次形成好氧區、缺氧區和厭氧區。微生物在不同的區域，以廢水中的有機物質(zhì)和無(wú)機物質(zhì)為養料，進(jìn)行好氧或厭氧代謝，從而去除水中污染物，其中好氧代謝為主要降解過(guò)程。

此外，植物吸收廢水中的某些物質(zhì)參于生物生產(chǎn)，進(jìn)行生物富積，從而去除廢水中的污染物質(zhì)。

（2）物理、化學(xué)作用

廢水流經(jīng)人工濕地時(shí)，廢水中的懸浮固體被填料及植物根系過(guò)濾截留，被截留固體在濕地的床區表面風(fēng)干、礦化，所含有機物質(zhì)在這一步被降解。

廢水中的有機物質(zhì)和無(wú)機物質(zhì)除了被上述生化作用降解外，在周?chē)h(huán)境中，還通過(guò)微生物膜的物理化學(xué)吸附、化學(xué)沉淀或氧化還原作用去除，如磷、硫的去除。

5、實(shí)例分析

樂(lè )陵市躍馬河干渠人工濕地擴建項目，日處理量10000m3/d，采用表流+潛流工藝，占地面積約30畝。本工程主要目的是解決躍馬河干渠水質(zhì)污染問(wèn)題，污水經(jīng)樂(lè )陵市污水處理廠(chǎng)處理后進(jìn)入躍馬河干渠北側、云紅大街以東建設的本項目人工濕地區，處理達標后排入躍馬河干渠。

工藝流程如下：

污水廠(chǎng)排水經(jīng)輸送管線(xiàn)依次進(jìn)入潛流人工濕地、表流人工濕地，處理后進(jìn)入河道。

潛流濕地采用水平潛流濕地，共分14個(gè)格，單個(gè)尺寸為20x20m，深度為1.5m，潛流濕地水力停留時(shí)間為29小時(shí)。

布水方式采用上進(jìn)下出和下進(jìn)上出兩種布水方式，防止出現意外情況時(shí)可切換使用。

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??????????????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ???????????????????????????????????????????????????? 潛流濕地植物為千屈菜、香蒲、黃花鳶尾、茭白交替種植

表流濕地占地約20畝，長(cháng)寬比為9:1，水深為0.5-0.8m。建有景觀(guān)亭、花磚路、長(cháng)椅、踏步石及假山，供行人觀(guān)賞、休息。

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6、結束語(yǔ)

人工濕地系統去除污染物質(zhì)是系統內植物、微生物及其它生物與周?chē)h(huán)境構成的生態(tài)系統綜合作用的結果。作為一種污水處理實(shí)用新技術(shù)，具有“三低一高”(投資低，維護和運行費用低、能耗低，污染物質(zhì)去除率高)，出水水質(zhì)好、抗沖擊力強、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，有顯著(zhù)的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，適合廣大農村，中小城市的污水處理，應用前景極其廣闊。