人工湿地生物净化技术的基本原理是

人工湿地在环境中的应用

国土院环科1001班涂琦乐

人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，类似“自然沼泽地”但由人工建造和监督控制。是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。

天然湿地是处于水陆交接相的复杂生态系统，而人工湿地（CW

－Constructed Wetland）则是处理污水而人为设计建造的，工程化的湿地系统，是近些年出现的一种新型的水处理技术，其去除污染物的范围较为广泛，包括有机物、氮（N）、磷（P）、悬浮物（SS）、微量元素、病原体等，其净化机理十分复杂，综合了物理、化学和生物的三种作用，供给湿地床除污需要的氧气；同时由于发达的植物根系及填料表面生长的生物膜的净化作用、填料床体的截留及植物对营养物质的吸收作用，而实现对水体的净化。其优点主要有：投资省、能耗低、维护简便，脱氮除磷效果好、病源微生物去除率高，可与水景观建设有机结合。人工湿地对有机物有较强的处理能力。不容性有机物通过湿地的沉淀、过滤可以很快从废水中截流下来，被微生物加以利用；可溶性有机物则可通过微生物的吸附及微生物的代谢过程被去除。废水中大部分有机物的最终归宿是被异养微生物转化为微生物细胞及二氧化碳和水。废水中氮主要通过植物吸收和微生物的硝化、反硝化作用被去除，其中植物吸收只去除了污水中小部分的氮，而污水中氮的去除主要是通过微生物的硝化、反硝化作用来完成的。人工湿地比传统活性污泥处理系统(一般无法完成反硝化作用)具有更强的氮处理能力。人工湿地对磷的去除是植物吸收、微生物去除及物理化学作用3方面共同作用的结果。废水中无机磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的有机成分，通过植物的收割而去除。物理、化学作用包括填料对磷的吸附及填料与磷酸根离子的化学反应。微生物对磷的去除包括它们对磷的正常同化(将磷纳入其分子组成)和对磷的过量积累。其中，填料的物理、化学作用对于磷的去除贡献最大。

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。实地系统成熟后，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留，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出现好氧、缺氧、厌氧状态，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。

植物在碎石等基质内为微生物群落创造有力的活动场所，同时形成整个人工湿地系统绿化的一部分，因此植物的选择很重要。高等水生维管植物一般可作为人工湿地的种植植物。美国对芦苇、香蒲、灯心草、水葱、竹等植物净化污水进行过大量研究。深圳市白泥坑人工湿地栽种了芦苇、灯心草、蒲草处理污水。选择植物时注意的是：（1）耐污能力和抗寒能力能力强，又易于本乡土生长。最好以本乡土植物为主。（2）根系发达，茎叶茂密。（3）抗病除害能力强。（4）有一定的经济价值。选择好的人工湿地的栽种植物以后，应考虑到兼性塘中种植净水能力强的水生植物如凤眼莲、浮萍、水葱等，放养耐污能力强的鲤、鲫等鱼种组成水生生物塘。此外，还应设计好整个人工湿地系统绿化工程，使之形成一个综合性生态系统它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理。主要组成部分：人工基质、水生植物、微生物。人工湿地对污水的净化是基质、水生植物和微生物共同作用的结果。人工湿地按污水在其中的流动方式可分为两种类型: ①水面式人工湿地(简称FWS) ②潜流型人工湿地(简称SFS)

我国应用人工湿地水处理技术较晚，自1987年在天津建成第一个实验芦苇湿地后，开始了对人工湿地的研究，目前人工湿地水处理

技术在我国仍处于起步阶段。人工湿地技术已被广泛应用于处理生活污水、工业废水、矿山及石油开采废水和点、面源污染等问题的治理上。人工湿地的基本组成包括基质、植物和微生物。湿地净化污水是通过湿地中基质、植物和微生物之间的物理、化学、生物化学等过程协同作用来完成的。随着研究的发展，对湿地去污能力的研究不再停留在定性上，而是更注重定量的研究。其中一个反映湿地去污能力的重要数据库是NADB（North American Data Base）,它是通过对100多个废水处理型湿地的调查研究而建立（Knight et al.,1992）。该数据库说明湿地对BOD、COD的去除率可达80～90%，但对氮、磷的去除率相对较低，而且变化也较大，一般在50%左右。J.T.A.Verhoeven 和A.F.M.Meuleman（1999）通过对渗漏湿地十年的研究，也得出了反应湿地去污能力的一些数据。从实践的角度来说，人工湿地的去污能力会更强。因为它们的目的性更明确，而且可在最大程度上受人为控制。在欧洲和美国，凡是投入运行并达到成熟的人工湿地，基本上都能达到尾水排放标准。

参考文献：

湿地中国网

丁冬. 中国环境报

文乐元，谢可军.人工湿地新型污水处理技术[J].西南林学院学报

崔保山，刘兴土.湿地生态系统设计的一些基本问题探讨[J].应用生态学报

郑雅杰.人工湿地系统处理污水新模式的探讨[J]. 环境科学进展

胡康萍，刘少宁.一种经济、有效、简便、可靠的污水处理技术人造湿地系统[J].环境工程