摘 要 論述人工濕地處理污水技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和機(jī)制，進(jìn)行人工濕地污水處理研究進(jìn)展，探討人工濕地的污水處理效率與人工濕地的類型、濕地植物種類、基質(zhì)類型、水力停留時(shí)間和水力負(fù)荷等密切相關(guān)。認(rèn)為建立人工濕地去除污染物具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 人工濕地 污水處理 研究展望

濕地是由水陸相互作用而形成的具有特殊功能的自然綜合體，是重要的國(guó)土資源和自然資源，是生物重要的生存環(huán)境，與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)，也是自然界最富有生物多樣性的生態(tài)景觀。濕地是富有生物多樣性和生態(tài)功能的生態(tài)系統(tǒng)，被譽(yù)為“自然之腎”、“生物超市”、 “文明的發(fā)源地”和“物種基因庫(kù)”中國(guó)是世界上濕地資源最豐富的國(guó)家之一，其面積僅次于加拿大、美國(guó)和俄羅斯。近幾十年來，由于過度耗用水資源、任意排放污染物、盲目開墾濕地以及氣候暖干化、泥沙淤積嚴(yán)重、河流天然水量減少等因素使得中國(guó)濕地不斷退化、面積急劇減少，為了保護(hù)濕地，各地除建立濕地自然保護(hù)區(qū)對(duì)自然濕地進(jìn)行保護(hù)外，還積極模擬天然濕地，構(gòu)建和發(fā)展人工濕地，以利用其造福人類。

一、人工濕地的發(fā)展

人工濕地是人工設(shè)計(jì)與建造的由飽和基質(zhì)、挺水與沉水植被、動(dòng)物和水體組成的復(fù)合體。80年代以后，人工濕地發(fā)展為由人工建造的、以不同粒徑的礫石等為填料基質(zhì)，并種植有一定去污能力植物的處理系統(tǒng)，這樣的構(gòu)建模式使得人工濕地進(jìn)入了規(guī)模性的應(yīng)用階段。國(guó)外對(duì)人工濕地污水處理技術(shù)研究開展較早，最早可以追溯到1903年建在英國(guó)約克郡Earby的濕地系統(tǒng)，它持續(xù)運(yùn)行到1992年；1953年，德國(guó)Seidel在研究中發(fā)現(xiàn)，蘆葦通過其根區(qū)產(chǎn)生微生物活性的區(qū)域作為生化反應(yīng)器來轉(zhuǎn)化、降解有機(jī)物，可以去除污染物。

二、人工濕地的構(gòu)建

人工濕地的一般工藝流程包括預(yù)處理、水生植物池和集水排水3大部分，如：原污水→格柵→污水集水池→植物池A→植物池B→集水池→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(jìn)行。人工濕地構(gòu)建者為了使?jié)竦鼐哂懈玫娜ノ坌剩３８鶕?jù)污染物組分的不同和主要污染物的含量，來構(gòu)建不同類型的人工濕地，選擇適宜的填充基質(zhì)、水生植物、水力停留時(shí)間和水力負(fù)荷度等，來提高不同人工濕地凈化受污染水的效果。

濕地植物種類很多，其生長(zhǎng)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(zhǎng)與生理活動(dòng)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(yīng)當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件。因各種濕地植物對(duì)不同污染物的去除效果各有差異，所以多種植物組合使用時(shí)，將有利于植物之間取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而提高濕地系統(tǒng)的污水凈化效率。目前人工濕地植物研究的重點(diǎn)已從鳳眼蓮轉(zhuǎn)移到蘆葦和香蒲上，蘆葦和香蒲在人工濕地中被廣泛使用，濕地植物能有效促進(jìn)濕地的氮元素轉(zhuǎn)化過程，顯著縮短無機(jī)氮在濕地中的寄宿時(shí)間，但濕地植物對(duì)重金屬的吸收積累能力主要取決于植物體的生物量。濕地植物能有效提高水體透明度和水體觀感，但并不能明顯提高人工濕地對(duì)CODCr和DO的凈化效果。王慶海等在北京以各種水生植物的越冬成活率、總生物量、功能期、磷含量和氮、植株平均氮、磷累積量為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析表明，供試的8種植物按照凈化能力可明顯分為3類：水生鳶尾的生物量大，氮、磷含量和氮、磷累積量高，對(duì)水中氮、磷污染物的去除能力強(qiáng)；菖蒲、香蒲、荻和蘆竹的生物量較大，氮、磷含量和氮、磷累積量較高，對(duì)水中氮、磷污染物的去除能力也較強(qiáng)。因此，應(yīng)該因地制宜，尋找適合本地自然環(huán)境的濕地植物，在人工濕地中加以應(yīng)用。

根據(jù)污水在濕地床中流動(dòng)的方式，可將人工濕地分為 3 種類型：垂直流人工濕地、潛流式人工濕地和表面流人工濕地。垂直流人工濕地主要用于處理氨氮含量高的污水，污水從濕地表面縱向流向填料床的底部；其對(duì)磷的去除效率差異很大，且體積負(fù)荷較小，對(duì)介質(zhì)要求較高，水流容易堵塞，不利于推廣使用，但與表面流、潛流式人工濕地相比，垂直流人工濕地具有較強(qiáng)的去除有機(jī)物和氮的能力，且有很高的穩(wěn)定性及抗沖擊負(fù)荷能力。復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)處理效果相當(dāng)穩(wěn)定，但對(duì)總氮去除效果較差。潛流式人工濕地由一個(gè)或多個(gè)填料床組成，污水從一端水平流過填料床到另一端。與表面流濕地相比，其對(duì)BOD5、CODCr、SS和重金屬的去除效果較好，物莖葉的攔截、土壤的吸附過濾和污染物的自然沉降來達(dá)到去除污染物的目的。而表面流人工濕地與潛流人工濕地組合，則具有污水處理效果穩(wěn)定、水力負(fù)荷大等特點(diǎn)。表面流人工濕地的去污能力高于天然濕地處理系統(tǒng)，但與垂直流、潛流式人工濕地相比，其去污效果相對(duì)較差。聶志丹等研究發(fā)現(xiàn)，垂直流人工濕地對(duì)氨氮、總氮和總磷的去除效果最好，潛流人工濕地對(duì)高錳酸鹽指數(shù)和葉綠素a的去除效果最好。

三、結(jié)論

人工濕地系統(tǒng)是一個(gè)形成了良好的內(nèi)部循環(huán)，投資低、處理污水效果明顯，操作簡(jiǎn)單、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低廉的半開放、半封閉的生態(tài)系統(tǒng)，它在處理污水的同時(shí)還可以種草、養(yǎng)魚，增加收益，節(jié)約資源，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，具有極其廣闊的應(yīng)用前景。但中國(guó)南北氣候差異較大，要在全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一推廣人工濕地污水處理系統(tǒng)困難較大，可以加強(qiáng)人工濕地基礎(chǔ)理論研究或者加大人工濕地的推廣與應(yīng)用力度。

（作者單位：沈陽(yáng)建筑大學(xué)）