人工濕地是20世紀70年代新興的一種污水處理方式。近年來，人工濕地以其投資費用低，建設、運行成本低，處理過程能耗低，處理效果穩(wěn)定，景觀效應良好等優(yōu)點多被用于改善景觀水體水質(zhì)之中。人工濕地還具有強大的生態(tài)功能，包括生物多樣性保護、水源凈化及保護與供給、氣候調(diào)節(jié)、野生資源開發(fā)以及生態(tài)環(huán)境科學研究等諸多方面。

下面，帶大家來溫習一下人工濕地的污水處理技術(shù)。

1、概念

人工濕地污水處理系統(tǒng)源于對自然濕地的模擬。濕地不僅是許多野生動植物生長繁殖的場所，它還具有涵養(yǎng)水分、調(diào)節(jié)氣候的功能，更重要的是濕地具有凈化污水的強大功能，因而被人們稱作是“地球的腎臟”。

2、組成

人工濕地由植物、動物、微生物和基質(zhì)組成，其各組成部分相互協(xié)同，保持整個系統(tǒng)的生態(tài)平衡，使得整個系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。

1)基質(zhì)

基質(zhì)又被人們稱作是填料，由不同大小顆粒的土壤、細沙、粗砂、礫石、碎瓦片和礫等組成，經(jīng)過人工設計并按照一定厚度來鋪設的供微生物附著和植物生長的床體。該部分具有沉淀、過濾、絮凝和吸附等作用，同時為微生物和植物的生長及氧氣的傳輸提供了必備條件。

一般來說，采用潛流人工濕地處理以SS、COD 和BOD 為特征污染物的污水時，根據(jù)水力停留時間、占地面積和出水水質(zhì)等限制因素，可以選用土壤、細沙、粗砂、礫石、碎瓦片或灰渣中的一種或幾種為基質(zhì)。

2)微生物

微生物是人工濕地污水處理系統(tǒng)中的核心凈化環(huán)節(jié)，人工濕地可以為兼性厭氧、好氧及厭氧微生物同時提供生存環(huán)境。各類微生物則利用不同的有機物污染源作為營養(yǎng)源進行生長繁殖，進而達到對污染物的降解去除。

3)植物

濕地植物種類很多，其生長易受到介質(zhì)、氣候條件等的影響，植物吸收污染物的能力也隨生長與生理活動的狀態(tài)而變化，因而其污水凈化效果也不一樣。

人工濕地選擇的植物必須適應當?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件，各種濕地植物對不同污染物的去除效果各有差異，多種植物組合使用時，植物之間取長補短，可提高濕地系統(tǒng)的污水凈化效率。

3、研究與應用機理

人工濕地主要利用基質(zhì)、水生植物和微生物之間的相互作用。通過過濾、吸附、共沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等方式來實現(xiàn)對廢水中有害物質(zhì)的去除;通過營養(yǎng)物質(zhì)和水分的循環(huán)，實現(xiàn)對水的凈化。

1)處理工藝

人工濕地的一般工藝流程包括預處理、水生植物池和集水排水3大部分。

如：原污水一格柵一污水集水池一植物池A一植物池B一集水池一回用或排放水體，其中起主要凈化作用的是水生植物池，因此幾乎所有的研究都是在水生植物池中進行。選擇適宜的填充基質(zhì)、水生植物、水力停留時間和水力裂荷度等，來提高不同人工濕地凈化受污染水的效果。

2)有機物的去除

人工濕地的顯著特點之一是對有機污染物具有較強的去除能力。

不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留而被微生物利用，可溶性有機物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝的降解過程分解去除，一般人工濕地對BOD的去除率在85%-95%之間，對COD的去除率可達80%以上。

3)N的去除

人工濕地對N的去除主要依靠微生物的氨化、硝化和反硝化作用。

N在污水中主要以有機氮和氨氮的形態(tài)存在，植物吸收和氨氮揮發(fā)所占比率不到總?cè)コ实?0%，所以氨氮的去除主要取決于植物的供氧能力。硝化反應在好氧環(huán)境下由自養(yǎng)型好氧微生物完成，包括兩個步驟：先由亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽;再由硝酸菌將亞硝酸鹽進一步氧化為硝酸鹽、亞硝酸、菌硝酸菌(通稱為硝化菌)，它們利用無機碳化物的氧化反應中獲取能量，最終將硝態(tài)氮還原為N2或N2O。

4、總結(jié)

人工濕地是一種正在不斷得到研究、應用的污水處理實用技術(shù)，具有投資省、處理效果好、操作管理簡單、維護和運行費用低等特點。但是，目前對人工濕地凈化工業(yè)廢水的研究和應用實例還不多見，這在一定程度上已經(jīng)成為該技術(shù)在工業(yè)廢水處理中推廣應用的限制因素。

人工濕地也存在著使用壽命短、水力停留時間較長、低溫效果差和衛(wèi)生條件缺陷等問題，在一定程度上限制了其使用領(lǐng)域和水平。隨著新穎生物機制和技術(shù)的不斷發(fā)展，人工濕地的使用將更加廣泛。

參考：

【1】張雁秋，曹文平 人工濕地污水處理處理應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景展望

【2】左鎮(zhèn)彰，蔣美其，馬建軍 淺談人工濕地技術(shù)在污水排放中的應用

來源:化工邦  作者:瑤玥 

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