【摘要】近些年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)的快速得發(fā)展，污水排放與治理逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，人工濕地作為一種新型處理污水的方式，因其獨(dú)特的凈化機(jī)制，正不斷地得到世界各國(guó)的青睞。本文在參考眾多文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)人工濕地的類型及特點(diǎn)以及我國(guó)人工濕地現(xiàn)在所存在的問題等展開了敘述，并對(duì)人工濕地的未來(lái)研究做出了展望。

【關(guān)鍵詞】人工濕地；自由表面流人工濕地；垂直流人工濕地；潛流人工濕地

1、人工濕地的概念

人工濕地也叫構(gòu)建濕地，它是一種人工建造的、通過(guò)在人工管理方式下運(yùn)行的、與沼澤類似的地面，是我國(guó)目前較為流行的一種新型污水處理技術(shù)之一，運(yùn)用人工濕地可作為生活污水和工業(yè)廢水的二級(jí)和三級(jí)處理。人工濕地污水處理技術(shù)主要是通過(guò)人工將污水有控制的排放到土壤（濾料）—植物—微生物這個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中，并以不同的方式來(lái)控制污水在各區(qū)域的有效停留時(shí)間，并使污水沿著一定的方向進(jìn)行流動(dòng)，從而在物理、化學(xué)、生物三者的協(xié)調(diào)關(guān)系的作用下，通過(guò)過(guò)濾、沉淀、吸附、離子交換、微生物分解和植物吸收等途徑來(lái)對(duì)廢水進(jìn)行處理，使污水得到不同程度的凈化，從而使水質(zhì)得到改善；而且，在污水處理凈化過(guò)程中，污水中的一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也可以通過(guò)濕地的生化循環(huán)作用，從而促進(jìn)濕地中綠色植物的生長(zhǎng)并提高其產(chǎn)量，從而使污水真正達(dá)到無(wú)害化處理，實(shí)現(xiàn)污水的資源合理化利用。

人工濕地污水處理技術(shù)的研究始于1953年德國(guó)科學(xué)家Seidel提出根區(qū)法理論之后，至上世紀(jì)70年代末期人工濕地已逐漸成為世界上普遍接受的一種新型污水處理工藝。我國(guó)開始進(jìn)行人工濕地方面的研究，起始時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較晚，于上個(gè)世紀(jì)80年代初才開始接觸人工濕地，學(xué)習(xí)了解該技術(shù)，但是我國(guó)在這方面的研究發(fā)展卻是非常迅速。人工濕地具有因地制宜、污水凈化效果好、出水穩(wěn)定、水質(zhì)良好、抗沖擊力強(qiáng)、氮、磷去除效果強(qiáng)、建造和運(yùn)行費(fèi)用低和運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)管理方便、濕地建造和運(yùn)行費(fèi)用低、能夠很好地適應(yīng)負(fù)荷變化所帶來(lái)的影響、適于處理非連續(xù)性排放的污水同時(shí)可使污水處理與環(huán)境生態(tài)建設(shè)有機(jī)結(jié)合等主要特點(diǎn)。同時(shí)，人工濕地于對(duì)野生動(dòng)物的保護(hù)以及對(duì)局部地區(qū)景觀美學(xué)的價(jià)值提高也有很大益處。因此，大力推廣和發(fā)展人工濕地污水處理工藝，對(duì)于我國(guó)污水的治理以及水環(huán)境的保護(hù)具有非常重要的意義，因而在我國(guó)具有非常廣泛的應(yīng)用發(fā)展前景。

2、人工濕地的類型及特點(diǎn)

從人工濕地的流態(tài)構(gòu)造、組合以及水流的流動(dòng)方式等因素多方面綜合考慮，可將現(xiàn)在的人工濕地分為4種類型：一是以自然泥土為基質(zhì)的、水流在濕地表面流動(dòng)的表面流人工濕地；二是以不同粒級(jí)的砂石為基質(zhì)的，水流在基質(zhì)中沿縱向垂直流動(dòng)的垂直潛流人工濕地；三是水流在基質(zhì)中沿水平方向或與水平方向呈較小角度的水平潛流人工濕地；四是由沉淀池、表面流人工濕地、水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地等綜合起來(lái)組合而成的復(fù)合型人工濕地。

2.1 自由表面流人工濕地

自由表面流濕地，又叫水面濕地系統(tǒng)，與自然濕地具有極大的相似度，但其污水凈化效果要比自然濕地系統(tǒng)要好很多。表面流濕地中，水流在濕地表面呈現(xiàn)出一種推動(dòng)式前進(jìn)，這對(duì)于廢水的自然復(fù)氧作用有很大的好處，其水面一般位于濕地的基質(zhì)層之上，且水層深度較淺，一般為0.2m—0.4m，水力最短停留時(shí)間為10天。在自由表面流人工濕地中，其中，地表徑流是采用最多的水流形式，即廢水從進(jìn)水口在濕地填料的表面以下一定深度以較慢的速度流動(dòng)，在流動(dòng)的過(guò)程中保持著自由水面，并與土壤、水下的植物莖、植物及植物根部的生物膜等進(jìn)行充分接觸，從而將廢水中絕大部分有機(jī)物進(jìn)行去除，即通過(guò)物理、化學(xué)以及生物三者的協(xié)同作用，從而對(duì)污水進(jìn)行處理凈化，并使凈化后的水從濕地另一端流出。且水面的擴(kuò)散作用，植物的光合作用是人工濕地中氧氣主要的來(lái)源，植物根系雖說(shuō)也能傳輸部分氧氣，但它們傳輸氧氣能力非常弱。

2.1.1 自由表面流人工濕地的優(yōu)點(diǎn)

1 設(shè)計(jì)程序簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用少；

2 操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行費(fèi)用低；

3 表面流人工濕地相對(duì)而言與天然型濕地比較接近。

2.1.2 自由表面流人工濕地的缺點(diǎn)

1 水力負(fù)荷較小，即單位面積濾料每天可以處理的污水量有限，且占地面積比較大，污水處理凈化效果比較差；

2 該類型人工濕地易受氣候影響，且影響程度非常大，在夏季容易孽生蚊蠅，產(chǎn)生比較難聞的氣味，從而導(dǎo)致衛(wèi)生條件不佳；在北方冬季比較寒冷的地區(qū)，濕地表層容易因低溫而結(jié)冰，而使?jié)竦剡\(yùn)行中斷或大大減弱濕地的處理效果；

3 表面流人工濕地對(duì)于填料及植物豐富的根系不能達(dá)到充分利用的效果，污水凈化處理效果受植物覆蓋度的影響比較大，和潛流人工濕地相比，在達(dá)到正式穩(wěn)定運(yùn)行之前需要時(shí)間較長(zhǎng)的適應(yīng)期，而且雖然該類型濕地造價(jià)低廉，但在實(shí)際濕地應(yīng)用中比較少。

2.2 水平潛流人工濕地

水平潛流人工濕地系統(tǒng)又稱滲濾人工濕地，該類型的水面位于濕地的填料層以下，污水在濕地床的內(nèi)部從濕地一端經(jīng)填料床中的填料的過(guò)濾作用沿水平方向緩慢流至另一端，通過(guò)生長(zhǎng)在填料表面的生物膜、植物豐富的根系以及表層土和內(nèi)部填料的截流等作用，從而對(duì)污水起到的處理凈化的效果。其中，濕地系統(tǒng)中氧氣主要是通過(guò)植物根系的傳輸作用而來(lái)。

2.2.1 潛流人工濕地的優(yōu)點(diǎn)

1 與水面流人工濕地相比，潛流人工濕地的污染負(fù)荷與水力負(fù)荷相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，具有較好的耐沖擊能力，對(duì)SS、CODCr、BOD5及污水中的重金屬等具有較好的處理效果；

2 由于流經(jīng)濕地水流是從地表以下流動(dòng)，從而使?jié)摿魅斯竦鼐哂休^好的保溫性能，能有效解決北方寒冷地區(qū)的冬季防凍問題；

3 污水在凈化處理時(shí)，受氣溫以及氣候的影響很小，衛(wèi)生條件相對(duì)表面流人工濕地要好很多，且?guī)缀醪粫?huì)產(chǎn)生難聞氣味以及蚊蠅滋生等現(xiàn)象在實(shí)際中應(yīng)用最廣；

4 濕地出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，不需時(shí)間去適應(yīng)，且占地面積相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小；

5 潛流型人工濕地的作用位點(diǎn)多，微生物豐富，溫度波動(dòng)小，水力負(fù)荷較大，占地面積小，處理污水效率高。

2.2.2 潛流人工濕地的缺點(diǎn)

1 投資建造費(fèi)用相比水面濕地來(lái)說(shuō)要高一些，而且其后期維護(hù)以及運(yùn)行管理的費(fèi)用也比較高。

2 人工濕地的控制相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，對(duì)氮、磷等有機(jī)質(zhì)的處理效果不如垂直流人工濕地。

2.3 垂直流人工濕地

垂直流人工濕地的水流運(yùn)動(dòng)情況綜合了表面流濕地以及潛流濕地二者的特性，在垂直流人工濕地系統(tǒng)中，污水從濕地的表面的填料床中在垂直方向上憂傷到下縱向流入填料床底，使床體一直處于一種不飽和狀態(tài)。其中，濕地中的氧氣一方面是大氣的擴(kuò)散作用，另一方面則是通過(guò)植物根系的傳輸。

2.3.1 垂直流人工濕地的優(yōu)點(diǎn)

1 與水平潛流人工濕地相比，垂直流人工濕地大大增加了污水與空氣接觸面積，有利于氧的傳輸，使水中氧氣充足，提高了污水的凈化處理效果；

2 垂直流人工濕地硝化能力較水平潛流濕地強(qiáng)，對(duì)于氨氮含量比較高的污水處理效果相對(duì)而言比較好一些；

3 因?yàn)榇怪睗摿餍腿斯竦厥窃诖怪睗摿飨到y(tǒng)中，污水從表面由上到下豎向流至填料床底，水流在豎向流至填料床底的過(guò)程中依次經(jīng)過(guò)不同的介質(zhì)層，從而達(dá)到凈化的效果。所以占地面積相較其它形式的人工濕地來(lái)說(shuō)要小，從而單位面積處理污水的效率較高。

2.3.2 垂直流人工濕地的缺點(diǎn)

1 對(duì)于CODCr、BOD5等有機(jī)物的處理能力不如潛流人工濕地，凈化能力有待提高；

2 建造要求相對(duì)來(lái)說(shuō)高，比較麻煩；

3 濕地操作控制相對(duì)來(lái)說(shuō)復(fù)雜，程序繁瑣；

4 濕地落干、淹水時(shí)間比較長(zhǎng)，在夏季容易孳生蚊蠅，造成衛(wèi)生問題。

2.4 復(fù)合人工濕地

復(fù)合人工濕地中的水體流態(tài)既包括水平流又包括垂直流，是多種流態(tài)集一體。復(fù)合人工濕地對(duì)NH3-N、TP、CODCr、BOD5、TSS[13]、細(xì)菌總數(shù)和濁度等具有較高的去除率，且出水水質(zhì)可以達(dá)到國(guó)家雜用水標(biāo)準(zhǔn)。

3、人工濕地在我國(guó)的發(fā)展運(yùn)用

我國(guó)開始進(jìn)行人工濕地方面的研究，相對(duì)而言起始時(shí)間還是比較晚的，我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)80年代初才開始接觸人工濕地，了解人工濕地這個(gè)概念，并開始引進(jìn)以及學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外在這方面的先進(jìn)技術(shù)，雖然說(shuō)我國(guó)起始時(shí)間較晚，但是我國(guó)在這方面的研究發(fā)展卻是非常迅速。

在第七個(gè)五年計(jì)劃期間，我國(guó)將人工濕地處理這項(xiàng)新興技術(shù)作為了我國(guó)科學(xué)技術(shù)所要攻關(guān)的難題，并且從這時(shí)期開始，我國(guó)關(guān)于人工濕地方面的研究才算真正意義上的步入了研究的正軌，并且開始進(jìn)行比較大得規(guī)模性的人工濕地理論以及實(shí)踐研究，在此期間，我國(guó)在人工濕地方面，關(guān)于該技術(shù)的核心要點(diǎn)，工程系統(tǒng)參數(shù)以及工藝特性方面均取得了令人矚目的成果。

經(jīng)過(guò)多年來(lái)的探究，對(duì)于人工濕地污水處理工藝及其實(shí)際應(yīng)用方面，我國(guó)在已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，但人工濕地作為一項(xiàng)新型污水處理工藝，關(guān)于其推廣及應(yīng)用，仍存在很多不足之處，需要我們進(jìn)行進(jìn)一步研究：

首先，國(guó)外現(xiàn)在關(guān)于人工濕地研究主要集中在數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)和數(shù)據(jù)應(yīng)用指南，以及對(duì)人工濕地進(jìn)行研究機(jī)理的深入探討、對(duì)人工濕地的技術(shù)進(jìn)行改良以及不斷擴(kuò)大人工濕地的應(yīng)用范圍等方面，而我國(guó)在這些方面的研究相對(duì)來(lái)說(shuō)比較落后；

其次，人工濕地在南方溫暖地區(qū)適應(yīng)性良好，但在我國(guó)北方的寒冷地區(qū)，冬天運(yùn)行相對(duì)而言比較困難，運(yùn)行效果不佳甚至出現(xiàn)不能運(yùn)行的問題，雖然說(shuō)潛流人工濕地對(duì)這方面的要求比較低，但當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)仍會(huì)對(duì)污水的凈化效率起到嚴(yán)重影響。所以說(shuō)，溫度是解決這一關(guān)鍵問題一個(gè)非常關(guān)鍵的影響因素，只有很好地解決此問題，人工濕地才能夠在北方得到大范圍應(yīng)用并推廣；

最后，除了系統(tǒng)內(nèi)污染物降解的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和濕地內(nèi)部的水流流態(tài)這些因素會(huì)影響人工濕地系統(tǒng)處理效率外，還有許多其它因素也會(huì)影響到污水處理的效率，如水力停留的時(shí)間、進(jìn)水的負(fù)荷、氣候特征及濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類型、區(qū)域性差異等，而且目前我國(guó)而言，并無(wú)任何規(guī)范來(lái)對(duì)人工濕地進(jìn)行定性設(shè)計(jì)以及統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，盡管人工濕地現(xiàn)在已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)階段污水處理的重要組成部分之一，對(duì)我國(guó)現(xiàn)在所面臨的水資源危機(jī)問題可以起到一定的緩解作用，但是我國(guó)現(xiàn)階段的人工濕地仍面臨許多問題，如缺乏人工濕地的設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)、相應(yīng)的數(shù)據(jù)指南及其相關(guān)規(guī)范的約束等問題，而且關(guān)于人工濕地理論及實(shí)踐基礎(chǔ)研究等方面的內(nèi)容尚存在許多不足之處，仍需我們進(jìn)行深入的研究探討，從而使人工濕地系統(tǒng)在我國(guó)得到更加完善的應(yīng)用。

4、展望

人工濕地作為當(dāng)今污水凈化的主流之一，必將隨著其不斷探究而呈現(xiàn)出更好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，而且相信我國(guó)也會(huì)盡快開發(fā)出屬于我國(guó)的人工濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，并且不斷擴(kuò)大人工濕地的試用類型，而且解決人工濕地在北方的應(yīng)用問題，人工濕地在污水凈化的同時(shí)，也可以帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，相信在未來(lái)階段中，我國(guó)在人工濕地的研究中也會(huì)更加深入，我國(guó)在人工濕地關(guān)于該方面的研究也將處于領(lǐng)先階段。

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