北方地區(qū)人工濕地應用中的關鍵問題分析

周星

摘要：本文首先簡要說明了人工濕地的發(fā)展和凈化原理，針對北方人工濕地闡述了主要存在的問題，旨在優(yōu)化系統(tǒng)設計，確保管理到位，提高植物的活性，經(jīng)濟、有效地對二級凈化后的出水進行深度處理。

關鍵詞：人工濕地;越冬困難;設計和管理不足;解決措施

自20世紀70年代，我國開始引入人工濕地系統(tǒng)，從最初的活水公園構建，到人工濕地系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)區(qū)徑流污染，現(xiàn)擴大到生活污水、石油廢水、礦山廢水等領域的治理，取得了良好的效果。然而，北方地區(qū)人工濕地應用中卻出現(xiàn)了不同程度的問題，如何解決北方人工濕地在運行中遇到的關鍵問題，對該區(qū)域人工濕地的設計、施工和管理具有重要意義。

人工濕地也叫構筑濕地，是在自然濕地降解污水的基礎上發(fā)展起來的技術。通過人工砌筑溝槽或水池，底面鋪設防滲漏隔水層，充填一定高度的基質(zhì)層，種植水生植物，利用植物、填料（基質(zhì)）、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用使污水得到凈化，具有投資低、管理方便、效果好等特點。按照污水流行方式，分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地。

一、人工濕地的凈化機理

人工濕地對廢水的處理綜合了物理的、化學的和生物的三種作用。據(jù)估算lkg的BOD在植物光合作用下，合成約30kg總碳。濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系因其大量微生物的生長而形成生物膜，廢水在經(jīng)過生物膜時，SS被填料和植物根系阻攔、截留，有機污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除，最后濕地系統(tǒng)更換填料或收割栽種植物時將污染物最終去除。

二、北方人工濕地運行的問題

（一）水生植物越冬困難

在我國北方，冬季氣溫較低，人工濕地中占大多數(shù)的草本植物會進入休眠狀態(tài)或枯萎，甚至死亡，也算是失去了凈化污水的功能，從而使人工濕地的凈水效果大幅下降。如處理不當，往往造成大量植物有機物在濕地內(nèi)腐敗，易造成非常嚴重的二次污染，基本上是不可恢復。

與此同時，隨著溫度的降低微生物的活性亦下降，當溫度低于4℃時，生理活動幾乎停止。

（二）設計和管理不足

人工濕地處理系統(tǒng)是一個綜合的、復雜的生態(tài)系統(tǒng)，它具有運行費用低、生物多樣性、具景觀效果等優(yōu)點，然而在己建成的許多人工濕地中，出現(xiàn)了較多的實際問題：

1.我國南北氣候差距較大，水資源的分布也不平均，北方很多地方屬于缺水地區(qū)。近些年，隨著我國越來越重視環(huán)保，人工濕地也在全國展開了大面積的嘗試，調(diào)查后發(fā)現(xiàn)人工濕地也有著很多水土不服的情況，往往因為沒水或高鹽水造成植物死亡率較高。

2.以寧夏為例，水生植物選擇的品種較多，如香蒲、蘆葦、水蔥、菖蒲、千屈菜和荷花等。然而，寧夏不同區(qū)域其水質(zhì)的成分不同，適宜的植物就不同，如固原地區(qū)對于菖蒲的成活率就較低。所以，往往在設計時，不能盲目地按照技術規(guī)程或者地標進行植物的選擇。

3.人工濕地水生植物種植的指標主要是成活率和種植密度。在實際的種植過程中，由于對植物的特性及種植方式處理不到位，成活率較低。與此同時，我們也在設計的過程中遇到過種植密度過大的問題，造成植物的大量死亡，清理時根系盤根錯節(jié)，很難處理。

4 一個成功的人工濕地，管理占著重要的比重。人工濕地通過種植固氮固磷的挺水和浮水植物，定期清理，是人工濕地對污染物去除的重要途徑。例如蘆葦，如果不及時清理，濕地水體營養(yǎng)化反而加劇，之前的凈化的工作也白做了。如果說到清理，那么相應的人工組織、收割后的植物的去向，又成為了很大的難題。

三、人工濕地解決措施

（一）因地制宜

人工濕地是低成本的污水處理系統(tǒng)，首先要根據(jù)土地、氣候等特點，確定建設地是否適合建設，只有用對地方才能發(fā)揮其低成本的效益。

（二）植物選擇

選擇適宜當?shù)厣L的植物尤其重要。以寧夏為例.根據(jù)楊涓、鄭國琦[1]于寧夏幾種水生植物組合對氮磷吸收作用的研究發(fā)現(xiàn)，香蒲+睡蓮和蘆葦+荇菜這2種組合對氮磷的去除和生物量的增加表現(xiàn)較高，25d對N的去除率達80%，對P的去除率達94%，且觀賞性很好。

同時，水生植物的種植方式與種植密度應符合當?shù)氐奶攸c，切忌抱著當季成林、當季見效的想法，否則后期將會出現(xiàn)植物競爭、維護不便等問題，且宜分框種植為宜，便于后期的移栽、補植。

（三）保溫措施

人工濕地植物的保溫通常有植物保溫、冰雪覆蓋和地膜覆蓋等措施，沈陽滿堂河人工濕地利用冬季枯敗的濕地蘆葦?shù)戎参镒鳛楦采w保溫材料，有著姣好的保溫效果，處理效率僅比夏季降低了l0%-15%，證明植物覆蓋有效。根據(jù)劉學燕翻于北京官廳水庫岸邊人工濕地的冬季保溫措施研究發(fā)現(xiàn)，冰層覆蓋與植物保溫都有著不錯的效果，但前兩者保溫效果較地膜法差。

（四）維護管理

人工濕地日常的維護管理非常重要，管理的程度與出水的水質(zhì)具有很大關系。日常的管理包括巡檢、水位控制、除雜草、植物補栽、固廢清理、植物收割與處置、填料更換和病蟲防害等。其中，著重注意以下幾點：

1.確保每周分區(qū)域巡查不少于兩次，檢查水生植物的病害、有無枯黃、雜草等情況。

2.不同的水生植物對水位要求不同，即使同一種植物，在不同的生長期耐水深度也不一樣。所以，注意水位控制。

3.在植物生長茂盛、成熟后應對植物進行及時的收割，以防枯死植物分解釋放污染物質(zhì)。一般的植物收割時間為上半年的5-6月份和下半年的9-11月份。秋末初冬植物枯萎后收割前，先降低人工濕地內(nèi)的水位，待表土干燥后再進行收割，避免工人操作時破壞濕地土壤。收割的植物最好交由專業(yè)的再生資源回收公司進行處理和利用。

四、結(jié)束語

結(jié)合上述內(nèi)容可以看出，北方人工濕地的運行良好與否與很多因素相關，本文中提到的問題是制約北方人工濕地運行的主要因素，也是容易忽略的因素。搞清楚濕地植物的越冬、種植、管理及建設初衷等問題，對于人工濕地的應用具有指導作用。隨著潛流人工濕地應用的不斷深入，技術與經(jīng)驗越來越成熟，組合工藝的人工濕地系統(tǒng)將會應用越來越廣。

參考文獻：

[1]楊涓，鄭國琦，張磊.寧夏幾種水生植物組合對氮磷吸收作用的研究[J].北方園藝，2012 （16）：56-59.

[2]劉學燕，代明利，劉培斌.人工濕地在我國北方地區(qū)應用的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2004，23 （6）：1077-1081

[3]HJ20052010人工濕地污水處理工程技術規(guī)范.