人工湿地的构建及在污水处理中的应用

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【摘 要】对人工湿地污水处理系统的分类，结构，工艺流程，及其在成都市的应用实例进行了介绍。阐述了其净化机理并提出人工湿地污水处理系统是一种低投资，高效率，应用前景十分广阔的新型污水处理系统。

【关键词】人工湿地；生态处理；污水净化

1.人工湿地

1.1人工湿地的概念

对于湿地国际湿地组织目前推广的定义，即：“不问其为天然或人工，长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带，静止或流动，淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。”湿地在足够长的时间内均具有浅的表面水层，能维持大型水生植物的生长。

美国著名的湿地研究、设计与管理专家Hammer等人将人工湿地定义为：一个为了人类的利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体。夏汉平等人认为，人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为设计与建造的湿地。

1.2人工湿地的分类

人工湿地可按污水在湿地床中流动的方式不同而分为三种类型：地表流湿地（SFW，Surface Flow Wetland）、潜流湿地（SSFW，Subsurface Flow Wetland）和垂直流湿地（VFW，Vertical Flow Wetland）。地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地系统特点比较见表1。

表1 各类人工湿地的特点比较

1.3人工湿地的基本结构

人工湿地是在一定长宽比及底面坡降的洼地中，由土壤和填料（如砾石等）混合组成填料床，废水可以在床体的填料缝隙中流动，或在床体的表面流动，并在床的表面种植具有处理性能好，成活率高，抗水性能强，生长周期长，美观及具有经济价值的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的生态环境，对污水进行处理。

2.人工湿地的净化机理

人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时大量的SS被填料和植物根系阻挡截流，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地床系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，保证了废水中的氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从废水中去除，最后湿地床填料的定期更换或栽种植物的收割而使污染物最终从系统中去除。

3.人工湿地污水处理系统的工艺流程及应用

3.1人工湿地污水处理系统的工艺流程

人工湿地本身的工艺流程有多种形式，其中常用的有四种：推流式、阶梯进水式、回流式和综合式（见图1）。其中阶梯进水式可以避免填料床前的堵塞问题，有利于床后部的硝化脱氨作用的发生；回流式可以对进水中的BOD5和SS进行稀释、增加进水中的溶解氧浓度并减少处理出水中可能出现的臭味问题。出水回流同样还可以促进填料床中的硝化和反硝化脱氨作用。综合式则一方面设置了出水回流，另一方面还将进水分布到填料床的中部，以减轻填料床前端负荷。

图1 人工湿地的基本流程

3.2应用

3.2.1工艺流程

成都市活水公园采用国际先进的“人工湿地污水处理系统”，整个系统由厌氧沉淀池、水流雕塑、兼氧池、植物塘、植物床、养鱼塘、氧化沟等几部分组成，每天能处理污水1200m3，水质由5类以下改善为3类以上。系统的植物配置都是比较常见的水生植物，如芦苇、茭白、水竹、伞草、睡莲、沉水植物等。

人工湿地处理工艺与传统的工业化处理工艺比较见图2。

图2 人工湿地处理工艺与传统的工业化处理工艺比较

3.2.2净化效果（见表2、表3）

表2 人工湿地系统对污染物的去除率（%）

表3 各级单元BOD5和CODCr去除效率（%）

从表可看出，活水公园人工湿地塘床系统对府河（下转第109页）（上接第52页）水中的各种污染物质净化效果是明显的。成都市活水公园人工湿地塘床系统在净化受污染的地表河流水体及充分利用和节约淡水资源方面大胆地迈出了一步，为人工湿地处理污水工艺的应用开拓了更广泛的领域。

4.结语

现今国内对这项技术的研究和应用尚处于起步阶段，有关工艺设计的资料及应用实例还不多见，有待于结合我国不同地区的具体情况，深入地开展这方面的研究工作，取得适合于不同地区的具体情况、不同环境气候条件及不同的污水特性的实用数据，以促进其在适当地区的推广应用。利用人工湿地系统处理城市生活污水不但处理费用低廉、处理效果理想，还有利于城市景观和生态城市的建设。虽然这一处理技术在国内、外尚处于研究阶段，但其大有取代传统处理工艺的趋势。该技术为中国污水处理开辟出一条经济有效的新途径，在有些情况下，人工湿地可能是唯一的适用技术，其发展前景非常广阔。

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