人工濕地處理污水系統(tǒng)節(jié)能減排工藝研究

黃東升

（東臺市環(huán)境監(jiān)測站 江蘇東臺 224200）

水是人類最重要的環(huán)境資源，也是生態(tài)系統(tǒng)各種物質(zhì)循環(huán)和能量流通的基礎(chǔ)。我國的水資源短缺，水污染現(xiàn)象普遍，隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展這種情況并未得到根本改變，我們既要保護(hù)水資源，又要控制和減少污染物的排放。污水處理可以使我國水資源環(huán)境得到改善，能夠緩解水資源緊缺的現(xiàn)實(shí)。盡管污水處理并不能改變水資源短缺的現(xiàn)狀，但它能在一定程度上代替部分工業(yè)用水和其他衛(wèi)生條件要求不高的水資源需求，減少清潔水的使用，傳統(tǒng)污水處理工藝復(fù)雜、能耗高，為降低污水處理成本，提高污水處理的效益，我們應(yīng)在利用生態(tài)系統(tǒng)來進(jìn)行污水處理，緩解水資源的危機(jī)[1]。

1 人工濕地

1.1 人工濕地污水處理系統(tǒng)的定義

人工濕地是通過模擬自然濕地，人為的設(shè)計(jì)與建造出飽和基質(zhì)、水上和水下植被、動物與水體組成的復(fù)合系統(tǒng)，來為人類進(jìn)行污水處理利用。簡單說，即為通過模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)功能，依據(jù)人民的需求在一定的位置通過人為設(shè)計(jì)而建成的濕地系統(tǒng)[2]。

1.2 人工濕地處理系統(tǒng)類型與主要植物

目前存在的濕地可以按照人工濕地的處理系統(tǒng)可分為四類：一是人工條件濕地，主要作用是輔助天然濕地，作為天然濕地的緩沖區(qū)維護(hù)生物多樣性；二是人工泄洪濕地，它具有防汛和抗洪功能；三是人工水產(chǎn)養(yǎng)殖濕地，主要用來做水產(chǎn)養(yǎng)殖；四是人工污水處理系統(tǒng)濕地，主要用來處理生活污水。通過組合以上不同類型的濕地可以建成多功能人工濕地。本文中的人工濕地為凈化污水的處理濕地[3]。

人工濕地植物系統(tǒng)是降解污染物的主要載體，濕地植物根據(jù)其植物生長狀態(tài)可以分為浮水性植物系統(tǒng)、挺水性植物系統(tǒng)和沉水性植物系統(tǒng)。所謂浮水植物系統(tǒng)，對脫氮除磷和提高穩(wěn)定塘效率有重要意義。沉水性植物系統(tǒng)還沒有進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，目前還在試驗(yàn)階段，這種系統(tǒng)能用于污水處理系統(tǒng)后的深度污水處理系統(tǒng)。挺水性植物系統(tǒng)是應(yīng)用最為廣泛的，是人工濕地的主要采用方式，這種系統(tǒng)根據(jù)水流方式不同分為了自由表面流和潛流系統(tǒng)。

1.3 人工濕地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及類型

人工濕地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式與傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)不同，他要根據(jù)處理量設(shè)計(jì)一定長寬比和一定底面坡度的洼地，在其中填入一些土壤、礫石、碎石等填料作為填料床，在其表面種植蘆葦、香蒲、燈芯草、大米草等此類成活率高、抗水性強(qiáng)并且處理性能好的植物，從而形成小范圍的生態(tài)系統(tǒng)[4]。

2 人工濕地運(yùn)行機(jī)制及其影響因素

2.1 人工濕地降解污染物原理

人工濕地處理污水的原理和機(jī)制頗為復(fù)雜。我們認(rèn)為構(gòu)成人工濕地處理系統(tǒng)的四個基本要素是水體、基質(zhì)、水生生物以及其中的微生物。人工濕地處理污染物的機(jī)制過程主要有植物的吸收作用、微生物代謝過程和基質(zhì)的吸附沉淀作用，這些過程中是物理過程、化學(xué)反應(yīng)和生物作用這三種共同作用而進(jìn)行的。

2.2 人工濕地去污的主要影響因素

人工濕地可以很好地去除污水中的SS、有機(jī)污染物、氮和磷，以及細(xì)菌和病毒。其中，人工濕地污染物去除機(jī)理為：人工濕地的運(yùn)行過程中基料表面和植物根系中生長了大量的微生物形成生物膜，污水流經(jīng)這些生物膜表面，污染物經(jīng)過生物膜的新陳代謝而被降解；基料中的大部分植物根系周圍的微環(huán)境中存在缺氧、好氧和厭氧三種狀態(tài)，此微狀態(tài)能夠達(dá)到降解N、P的條件，植物根系和微生物吸收降解廢水中的氮、磷，或者是硝化、反硝化作用及微生物對磷的過量積累作用將N、P從污水中除去，定期更換濕地基料或植物收割的行為將污染物質(zhì)最終排出系統(tǒng)[5]。

3 節(jié)能減排及環(huán)保特點(diǎn)

人工濕地污水處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)污水處理工藝相比，具有一次投入少，運(yùn)行成本低，依靠生物處理污水耗能少，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。另外，人工濕地污水處理系統(tǒng)也有很多的優(yōu)點(diǎn)尤其是維持生物多樣性、保護(hù)生物棲息地以及生態(tài)美學(xué)方面。但溫度氣候條件變化對人工濕地系統(tǒng)的污水處理效果的影響較大，當(dāng)北方進(jìn)入冬季后，溫度會降到零度以下，因?yàn)槿斯竦氐脑O(shè)計(jì)特征不能采取保溫措施，會導(dǎo)致污水處理很難達(dá)到較好的處理效果。

運(yùn)行管理方面的優(yōu)勢，人工濕地的污染物處理依靠系統(tǒng)的自身調(diào)節(jié)，只需一些工人進(jìn)行簡單的維護(hù)管理，不需要過多的人為干預(yù)行為，比等規(guī)模的傳污水處理工藝需要的人員少了一半以上。

4 結(jié)語

本文通過研究在不同的運(yùn)行條件下人工濕地系統(tǒng)對污水凈化效果的效果，從污染物凈化機(jī)理上分析了結(jié)果，分析了濕地環(huán)境和植物對濕地凈化效果的影響，闡述了人工濕地的節(jié)能環(huán)保等其他優(yōu)點(diǎn)，并對其凈化效果進(jìn)行了初步的測試。

[1]秦蓓蕾.論水資源的可持續(xù)開發(fā)利用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2006,12(2):71-72．

[2]鮑孝容.關(guān)于我國污水資源化的研究 [J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2005,28(2):51-53.

[3]丁疆華,舒強(qiáng).人工濕地在處理污水中的應(yīng)用[J],農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),2000,19(5):320-321.

[4]李羚.人工濕地處理污水技術(shù)及其在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀和對策.現(xiàn)代城市研究,2004,12.

[5]李宗輝,唐文浩,宋志文.人工濕地處理污水時水生植物形態(tài)和生理特性對污水長期浸泡的響應(yīng) 環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2007,01.